Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit mit kombinierter Schalt-und Rastfunktion zur Steuerung von Industriewerkzeugen, insbesondere Handgeräte, wie z. B. Schrauber und Bohrer.

Stand der Technik Anforderungen'an dle. Performance von Industriewerkzeugen werden immer höher, insbesondere wird das Verhältnis Kosten zu Nutzen immer kritischer betrachtet. In allen Industrien kommen die Gesamtkosten der Fertigungsgeräte und nicht nur der Kaufpreis in Betracht. Wartungsaufwand, Ersalzteilkosten, Ausfallrate, usw. bestimmen zusammen gerechnet die Lebenskosten des Geräts. Natürlich spielt Produktivität auch eine große Rolle.

Geräte die gern benutzt werden ünd. einfach zu bedienen sind, tragen zu einer erhöhten Produktivität bei. Die Benutzerfreundlichkeit eines Geräts ist deswegen ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal für die Lieferanten von Industriewerkzeugen. Die Bedienelemente eines Geräts sind von größerer Bedeutung, weil sie öfters betätigt/benutzt werden. Ein elektrischer oder mechanischer Fehler in solch einem Kleinteil kann das Gerät zum Stillstand bringen. Die Bedienelemente (oder Schalteiriheiten), darunter Schalter, Knöpfe, und/oder Dreh-oder Schiebeelemente müssen robust, gut bedienbar, eindeutig einstellbar und so weit . wie möglich verschleißfrei sein..

In den auf dem Markt befindlichen Geräten werden Bedienelemente wie Schalter und ' Drehknöpfe mit einem mechanischen Rastmoment versehen, um die Bedienbarkeit und Eindeutigkeit der Schaltung zu verbessern. Das Rastmoment wird in der Regel durch Reib- oder. Federelemente generiert und die elektrische Schaltfunktion durch einen elektromechanischen Schalter realisiert. Die Lebensdauer dieser Art von Bedienelementen ist durch ihre mechanischen Eigenschaften begrenzt, und ihr Verschleiß führt au einer Reduzierung der MTBF (Mean Time Between Failures) des Geräts.

Darsteilung der Erfindung Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Schalteinheit mit kombinierter Schalt-l und Rastfunktion zur Steuerung von Industrie-Werkzeugen zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig die Nachteile herkömmlicher Lösungen zu vermeiden.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Schalteinheit, gemäß Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. <BR> <BR> <BR> <P>Die Schalteinheit mit kombinierter Schalt-und Rastfunktion zur Steuerung von Indüstriewerkzeugen hat sowohl eine Rast-als auch eine Schaltfunktion, wobei beide Funktionen auf magnetischer Basis erfolgen. Die Schalteinheit besteht aus zwei gegenüberliegenden Reihen von Magneten und jede Reihe besteht aus mindestens zwei Magneten. Der Abstand zwischen den einhüllenden, der sich gegenüberliegenden Seiten der Magnetreihen ist im wesentlichen konstant, wobei die Reihen gegeneinander in Richtung der Reihenerstreckung relativ beweglich sind. Des weiteren ist der Abstand zwischen den benachbarten Magneten einer Reihe im wesentlichen konstant und in einer der Magnetreihen ist mindestens ein Magnetfelddetektor vorgesehen. Die Schalteinheit ist somit fast verschleißfrei, ihre Eigenschaften sind nicht zeitabhängig und die dafür vorgesehenen Wartungsintervalle sind nur von der Lagerung des Drehknopfs abhängig. Die Schalteinheit ist deswegen sehr robust.

In einer Reihe von Magneten ist ein Magnetfelddetektor vorgesehen, wobei der Detektor einen Magneten einer Reihenfolge ersetzt und zwei benachbarte Magnete aufweist. Weiter entspricht der Abstand zwischen dem Detektor und jeder der zwei Magneten näherungsweise dem Abstand oder einer Vervielfachung des Abstands zwischen den in der gegenüberliegenden Reihe montierten Magneten. Die dem Detektor benachbarten Magnete sind so montiert, dass die sich gegenüberliegenden Seiten unterschiedliche Magnetpole aufweisen : Vorteile dieser Bauform liegen, bedingt durch die einfache Geometrie der Magnetenreihen darin, dass die Magnete sowohl Rast-als auch Schaltfunktionen ausführen. Die Bauform hat den Vorteil, dass der Magnet dessen Magnetfeld vom Detektor detektiert wird, dem Detektor im eingerasteten Zustand immer direkt gegenüberliegt. Somit gewährleistet die Geometrie ein konsistentes und zuverlässiges Verhalten der Schalteinheit. Vorteilhafterweise sind die Magnete auch so angeordnet (magnetisiert), dass unabhängig von der Einstellung der Schalteinheit ein geschlossener Magnetflusskreis vorhanden ist, d. h. der StreuSuss wird minimiert.

Vorteilhafterweise wird ein Hall-Effekt-Sensor als Detektor verwendet, weil er nicht verschleißbehaftet ist und sehr klein gebaut werden kann. Er ist von der Bauform her deswegen sehr flexibel. Er ist auch als Standardprodukt verfügbar und liefert ein 1.-Bit-Ausgangssignal,

das ohne Anpassung oder komplizierte Signalverarbeitung eine Einstellung der Drehrichtung einesHandgerätserlaübt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schalteinheit ein Drehschalter der zwei Schaltzustände aufweist, die mit den zwei Drehrichtungen eines Handgeräts korrespondieren.

Um die Schalteinheit kompakt zu halten und die Effizienz der Magnete zu erhöhen, sind die Magnete an ihren einander abgewandten Seiten mit einem ferrömagnetischen Schild zu versehen. Dieses Schild minimiert die Streuflussverluste und erhöht dadurch den effektiven <BR> <BR> Magnetfluss des Schaltkreises.<BR> <BR> <P> .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung des Schaltzustandes"Links"einer erfindungsgemäßen Schalteinheit.

Figur 2. eine schematische Darstellung, des Schaltzustandes"Rechts"einer erfindungsgemäßen Schalteinheit.

Figur 3 einen Querschnitt eines Drehschalters gemäß der Erfindung.

In den Figuren sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente und Bauteile in schematisierter Darstellung wiedergegeben.

Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind in den Figuren weitgehend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Wege zur Ausführung der Erfindung In den Figuren 1, 2 und 3 sind schematische Darstellungen bevorzugter Formen der Erfindung gezeigt. Fig. l und 2 zeigen eine magnetische Schaltung einschließlich zweier Magnetreihen 12,13, zwei den Magneten zugeordnete ferromagnetische Stahlringe 2, und einen Detektor 4, 11. Erfindungsgemäß ist die Magnetreihe 13 der Reihe 12 gegenüber relativ beweglich, d. h., dass die Reihe 12 fest montiert ist, Während die Reihe 13 in eine linke bzw. rechte Richtung verschoben werden. kann. Der Abstand zwischen der Reihe 14 wird auch erfindungsgemäß mechanisch fixiert. Die Art und Weise der Fixierung ist aber in den. schematischen Figuren 1 und 2 nicht gezeigt und hängt von der Ausführungsform der Schalteinheit ab.

Der Detektor 4,11 muss erfindungsgemäß immer einen gegenüberliegenden-Magneten 18 aufweisen. Dies führt dazu, dass die Schaltung, wie gezeigt, nur zwei Zustände annehmen kann. Die zwei Zustände sind in den Figuren als Links"16 und Rechts"17 bezeichnet.

Wenn die bewegliche Reihe 13 als die Aktivreihe bezeichnet wird, dann sind zwei Magnete 18, 19 aktiv und an der Schaltung/Rastung beteiligt. In Fig. 1 sind alle an der magnetischen Schaltung beteiligten Magnete 5 wie folgt angeordnet. Der magnetische Fluss 7 aus der Magnetreihe 13 fließt durch den Detektor 4, durch den Stahlring 2, durch den Magneten 20 und wieder in die gegenüberliegende Reihe 13 zurück. Die Flussrichtung wird vom Hall-Sensor 4 detektiert und der Ausgang des Sensors in den korrespondierenden Zustand geschaltet. Die sehr hohe Permeabilität. der ferromagnetischen Stahlringe 2 sorgt dafür, dass fast der gesamte magnetische Fluss 7 durch den Detektor 4 fließt und den Detektor gleichzeitig gegen externen magnetischen Streufluss abschirmt.

Die zwei eingerasteten Magnete 19,20 sorgen dafür, dass die Position des den Detektor schaltenden Magneten 18 der beweglichen Magnetreihe 13, bezogen auf die gegenüberliegende Reihe 12 unter normalen Arbeitsbedingungen konstant bleibt, d. h., dass die im Betrieb zu erwartenden Vibrationen und Stöße den Zustand des Sensorausgangs nicht beeinflussen. Wenn die Magnetreihe 13 der Reihe 12 gegenüber verschoben wird, z. B. von links 16 nach rechts 17, dann muss die Kraft ausreichen, um das Rastmoment des eingerasteten Magneten 19 zu überwinden. Sobald das Rastmoment überwunden ist, lässt sich die Magnetreihe 13 mit minimalem Aufwand nach rechts bewegen, bis die zwei Magnete 19 sich anziehen und einrasten. Wenn die Magnetreihe 13 im Schaltzustand"Rechts"i7 verschoben wird, kehrt die Flussrichtung durch den Hall-Sensor um und dadurch schaltet sich der Ausgang des Sensors auch dementsprechend um. Es können Ferritmagnete oder selten Erdmagnete eingesetzt werden, je nach Schaltergröße, erforderlichem Rastmoment und gewünschtem Preis/Leistungs- Verhältnis.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt des Querschnitts eines Drehschalters. Der Drehschalter weist eine Drehachse 9 auf, eine feste Magnetreihe 12 und eine drehbare Magnetreihe 13. Die Schaltringe 1 und Grundkörper 3 bestehen aus nicht ferromagnetischem Stoff. Die ferromagnetischen Stahlringe 2 sind in den Schaltring 1 und Grundkörper 3 inkorporiert. Der Stoff wirkt aus Sicht des magnetischen Flusses 7 wie Luft und hält die Magnete 5 und den Detektor 4 mechanisch fest, ohne den magnetischen Fluss zu beeinflussen.

Die Reihe 13 kann der Reihe 12 gegenüber links oder rechts gedreht werden. Der in Figur 3 gezeigte Zustand korrespondiert mit dem in Figur 2 gezeigten Schaltzustand"Links"16. Der Detektor des in Figur 3 dargestellten Drehschalters weist zwei Ausgangszustände auf, die den Schaltzuständen Links 16 und Rechts 17 entsprechen. Wenn der Drehschalter als Steuerelement eines Handgeräts, z. B. eines Schraubers oder Bohrers verwendet wird, dann könnten die zwei Zustände mit den zwei Drehrichtungen des Handgeräts korrespondieren.

Es besteht. die Möglichkeit, den Detektor als Analogsensor zu betreiben, d. h. die Magnete so anzuordnen, dass der Drehwinkel des Drehschalters erfasst werden kann. Der Detektorausgang wird dann als Analogsignal ausgewertet.

Bezugszeichenliste 1. Schaltring.

2. Ferromagnetische Stahlringe 3. Grundkörper 4. Magnetfelddetektor 5. Magnete 6. Drehrichtung 7. Magnetischer Fluss 8. Magnetpolung 9. Drehachse 10. Eingerasteter Zustand 11. Magnetfeldsensor 12. Magnetreihe (passiv) 13. Magnetreihe (aktiv) 14. Gegenüberliegende Seiten 15. Abstand der Magnete 16. Schaltzustand links 17. Schaltzustand rechts 18. Schaltende Magnete 19. Eingerasteter Magnet 20. Eingerasteter Magnet