DE2442260A1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents
HandwerkzeugmaschineInfo
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Drilling And Boring (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
R.2278
6.8.1974 Vo/Sz
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfs-Anmeldung
Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Handwerkzeugmaschine
mit einer Handhabe.
Es ist festzustellen, daß die Leistung der neu auf den Markt kommenden, insbesondere elektrischen Handwerkzeugmaschinen ständig
angehoben wird. Die Maschinen können immer größere Drehmomente
abgeben. Damit treten, wenn das Werkzeug.am Durchdrehen gehindert wird, Unfallgefahren für den mit der Handwerkzeugmaschine arbeitenden
Bedienungsmann auf: wenn das in die Handwerkzeugmaschine
eingesetzte, ζ. B. Bohrwerkzeug sich im Bohrloch festfrißt, kann der Bedienungsmann von dem jetzt an der Gehäusehandhabe (Griff)
wirksamen Drehmoment verletzt werden. Im Extremfall kann ihm die Handwerkzeugmaschine sogar aus der Hand gedreht werden.
6098 12/0120 -2-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die durch
die erhöhte Maschinenleistung bedingten Unfallgefahren beseitigt
werden.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß an der Handhabe
ein den Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine beeinflussendes Drehmomentmeßglied angeordnet ist.
Das hat den Vorteil, daß der Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine
abhängig von dem an der Handhabe (Griff) wirksamen Drehmoment gesteuert wird. Sehr zweckmäßig ist, daß das Drehmomentmeßglied
ein die Verformung der Handhabe gegenüber dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine messendes Meßglied ist. Dabei ist sehr
zweckmäßig, daß das Drehmomentmeßglied an einem durch seine räumliche Ausgestaltung besonders der Verformung unterliegenden Bereich,
insbesondere Bereich mit verminderten Querschnitt, des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Bei bestimmten
Anwendungsfällen hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, daß das Drehmomentmeßglied die Drehzahl des Antriebsmotors steuert
bzw. daß das Drehmomentmeßglied den Antriebsmotor bei überschreiten
eines vorgegebenen Drehmoments abschaltet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sinddin der Zeichnung dargestellt.
Diese zeigt in
Fig. 1 und 2 eine Bohrmaschine in zwei Ansichten,
Fig. J ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bohrmaschine,
Fig. 4- die Schaltung eines ersten Ausführungsbeispiels einer drehmomentabhängigen Steuereinrichtung
für einen Universalmotor,
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ORIGINAL INSPECTED
2 2 7 S-
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung,
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung,
und
Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist eine Bohrmaschine 1 in
zwei Ansichten dargestellt. Die Bohrmaschine 1 hat ein im wesentlichen
zylindrisches Gehäuse 2, welches einen elektrischen Antriebsmotor und ein nachgeschaltetes Getriebe aufnimmt, das
schließlich ein am vorderen Teil des Gehäuses 2 angeordnetes Bohrfutter 3 antreibt. Am dem Bohrfutter 3 äbgewandten Ende ist
an dem Gehäuse 2 der Bohrmaschine ein üblicher Pistolenhandgriff 4 angeordnet. Kurz vor dem Übergang des Pistolenhandgriffs 4 in
das zylindrische Gehäuse 2 der Bohrmaschine weist der Pistolenhandgriff 4 eine Einschnürung auf, wodurch ein Bereich 5 verminderten
Querschnitts des Gehäuses der Bohrmaschine gebildet wird. An seiner vorderen, dem Bohrfutter 3 zugewandten Seite trägt der
Pistolenhandgriff einen Drückerschalter 6, über den der Elektromotor
der Bohrmaschine in Betrieb gesetzt werden kann. ■
An dem Bereich 5 verminderten Querschnitts, der durch seine räumliche
Gestaltung besonders stark der Verformung unterliegt, ist
auf einer Längsseite des Pistolenhandgriffs 4 ein Drehmomentmeßglied 7 angeordnet. Bei der dargestellten Bohrmaschine, die ein
aus Kunststoff bestehendes Gehäuse hat, ist das Drehmomentmeßglied 7 direkt in die Wandung des Gehäuses bzw. des Pistolenhandgriffs
4 eingeformt. Bei dem Drehmomentmeßglied 7 handelt es sich um einen elektrischen Widerstand, der seinen Wert abhängig von
der an ihm erwirkenden mechanischen Spannung ändert, also um einen
sogenannten Dehnungsmeßstreifen. Dieses eigentlich die Verformung
des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine messende Drehmomentmeßglied 7 ist auf der Seite des Pistolenhandgriffs 4 angeordnet, welche
sich bei einer Drehmomentabgabe über den Handgriff 4 lenkt. Diese
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Drehmomentabgabe entspricht namentlich dann, wenn sich der in
das Bohrfutter 3 eingesetzte Bohrer im Bohrloch festfrißt, der vollen Maschinenleistung. Die Widerstandsänderung des Drehmomentmeßglieds
7 ist ein Maß für die (elektrische) Verformung des
Bereiches 5 verminderten Querschnitts. Diese ist wieder proportional
der am Handgriff wirkenden Kraft. Diese ergibt multipliziert mit dem Hebelarm das wirkende "bzw. zu messende Drehmoment.
Die zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bohrmaschine gehörige
Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Ein in der Bohrmaschine eingebauter Universalmotor 8 liegt über Eingangsklemmen 9?
10 an einer Netzwechselspannung. Die Zuleitung des elektrischen
Stromes zum Universalmotor 8 wird durch den Drückerschalter 6 gesteuert.
Im Motorstromkreis befindet sich ein weiterer Schalter 11, der von einem Relais 12 gesteuert wird. Der Schaltmagnet des
Relais 12 liegt über das als Dehnungsmeßstreifen ausgebildete Drehmomentmeßglied 7 ebenfalls an der über den DrückerschaIter 6
gesteuerten Netzwechselspannung. Nachdem der Drückerschalter 6 in
die in Fig. 4 gezeichnete Stellung gebracht worden ist, bringt der durch das Relais 12 und über das Drehmomentmeßglied 7 flie- "
ßende Strom zunächst den Schalter 11 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung, wodurch der Motorstromkreis geschlossen wird und der
Universalmotor 8 zum Anlaufen gebracht wird. Der die Bohrmaschine 1 haltende Bedienungsmann kann also die Bohrmaschine an
der Wand ansetzen, um mit ihr etwa ein Loch zu bohren. Der Widerstand des Drehmomentmeßglieds 7 ist so bestimmt, daß d?r über ihn
fließende Strom gerade ausreicht, das Relais 12 in seiner Haltestellung zu halten, in der der Schalter 11 geschlossen ist. V/enn
sich nun der im Bohrfutter 3 eingesetzte· Bohrer im Bohrloch festfrißt,
so wird das vom Universalmotor 8 abgegebene Drehmoment am Pistolenhandgriff 4 wirksam: als Folge davon wird sich der Pistolenhandgriff
4 besonders an seinem Bereich 5 verminderten Querschnitts gegenüber dem Gehäuse 2 der Handbohrmaschine 1 verformen.
Diese Verformung bewirkt ein Längen des Dehnungsmeßstreifens, wodurch sich der Widerstandswert des Drehmomentmeßglieds 7
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- 5 - .2273
derart erhöht, daß der über ihn fließende Strom nicht mehr ausreicht,
um das Relais 12 in der in Fig. 4 gezeichneten Stellung zu halten. Als Folge davon wird der Anker abfallen, wodurch der
im Motorstromkreis angeordnete Schalter 11 geöffnet wird. Der Elektromotor 8 der Bohrmaschine 1 kommt dann zum Stillstand.
Dadurch, daß das Relais 12 ein ausgeprägtes Hystereseverhalten aufweist, bleibt dem Bedienungsmann genügend Zeit, die Stromzufuhr
zur Bohrmaschine durch Loslassen des Drückerschalters 6 entgültig zu unterbrechen. Auf diese Weise können Verletzungen des
Bedienungsmannes durch das am Pistolenhandgriff 4 wirksam werdende Drehmoment sicher vermieden werden.
In Fig. 3 ist als zweites Ausführungsbeispiel eine Bohrmaschine
dargestellt. Diese Bohrmaschine 21 hat ein im wesentlichen zylindrisches
Gehäuse 22, welches wiederum einen Universalmotor und ein Getriebe aufnimmt, welches ein Bohrfutter 23 antreibt. Auf dem
hinteren, dem Bohrfutter 23 abgewandten Ende sitzt auf dem Gehäuse
22 der Bohrmaschine 21 ein Griff stück 24-. Dieses ist an
seiner Außenseite mit einer reibungserhöh^enden Riffelung versehen
worden. Wie der im oberen Bereich der Fig. 3 dargestellte
Teilschnitt erkennen läßt, liegt das Griffstück 24 hülsenförmig um das sich innen erstreckende Gehäuse 22 der Bohrmaschine 21.
An seinem vorderen, dem Bohrfutter 23 zugewandten Ende weist die
Wandung des hülsenförmigen Griffstücks 24 einen Bereich 25 verminderten
Querschnitts auf, nach welchem sie über eine Rundkehle 26 in das Gehäuse 22 der Bohrmaschine übergeht. Wiederum
an diesem Bereich 25 verminderten Querschnitts, welcher durch
seine räumliche Ausgestaltung bei mechanischen Belastungen besonders der Verformung unterworfen ist, ist in die Wandung des
Gehäuses ein Drehmomentmeßglied 27, d-as in seiner Funktion vollends
dem Drehmomentmeßglied 7 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, eingeformt. Auch bei dieser Bohrmaschine 21 würde
bei am Griffstück 24 wirkendem, unzulässig hohem Drehmoment der Widerstand des Drehmomentmeßglieds 27 derart stark ansteigen,
daß der im Motorstromkreis angeordnete Schalter 11 die Strom-
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- 6 - 22 7 8
zufuhr zum Elektromotor der Bohrmaschine unterbrechen würde.
In Fig. 5 ist die Schaltung eines Universalmotors 38 dargestellt,
dessen. Drehzahl von einer elektronischen Phasenanschnittssteuerung
gesteuert wird. Zum Betrieb des Universalmotors 38 ist im Motorstromkreis
ein Thyristor 39 angeordnet, der durch eine Reihenschaltung eines Ladekondensators 40 ein als Ladewiderstand arbeitendes
Drehmomentmeßglied 37 und einen Begrenzungswiderstand
41 überbrückt ist. über eine Triggerdiode 42 ist das Tor des Thyristors 39 mit dem Verknüpfungspunkt des Ladekondensators 40
und des als Ladewiderstand arbeitenden Drehmomentmeßgliedes 37 verbunden. Der auf diese Weise drehzahlgesteuerte Universalmotor
38 kann etwa in eine Bohrmaschine gemäß den Fig. 1 und 2
eingebaut sein.
Wenn sich - nachdem der Drückersehalter 6 in die in Fig. 5 dargestellte
Stellung gebracht worden ist — der Thyristor 39 am Beginn der zu steuernden Netzhalbwelle im Sperrzustand befindet,
wird der Ladekondensator über das als Ladewiderstand v/irkende Drehmomentmeßglied 37 geladen. Erreicht die Kondensatorspannung
nun die Durchbruchspannung der Triggerdiode 42, so wird diese
leitend und liefert einen Zündimpuls an das Tor des Thyristors 39· Durch den nun leitenden Thyristor verschwindet die Hetzhalbwelle
an der Zündschaltung. Der Ladekondensator wird zunächst über die Triggerdiode und dann über den Ladewiderstand entladen. Wird
nun am Pistolenhandgriff 4 in der oben beschriebenen Art und Weise ein unzulässig großes Drehmoment wirksam, so wird sich der Widerstand des Drehmomentmeßglieds 37 in Folge der auf ihn wirkenden
äußeren mechanischen Spannungen vergrößern. Dadurch wird letztlich der Zündzeitpunkt des Thyristors zu größeren Zündwinkeln
verschoben, wodurch die dem Universalmotor zur Verfügung stehende Effektivspannung gesenkt wird.
In der in Fig. 6 dargestellten Schaltung ist in den Motorstromkreis
eines Universalmotors 48, welcher über eine Seriendiode 49
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im Halbwellenbetrieb arbeitet, ein Leistungstransistor 50 angeordnet.
Die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 50 liegt an
den Diagonalpunkten einer Meßbrücke 51· Diese besteht aus zwei festen Widerständen 53 und zwei als Dehnungsmeßstreifen ausgebildeten
Drehmomentmeßgliedern 57· (Die Drehmomentmeßglieder 57
können etwa an der in Fig. 1 und 2 dargestellten Bohrmaschine an den einander gegenüberliegenden Längsseiten des Pistolenhändgriffs
4- angeordnet sein.) Die Meßbrücke 51 wird über einen
Gleichrichter 54-, welcher über Trennkondensatoren 55j 56 ander Netzspannung liegt, mit Strom versorgt. Die an den beiden
Diagonalpunkten der Meßbrücke 51 abgegriffene Spannung ist dabei
so bestimmt, daß der Transistor 50 in leitendem Zustand gehalten
wird. Erst wenn sich der Widerstand der beidenvDrehmomentmeßglieder
57 bei Verformung des Pistolenhandgriffs ändert, wird die Meßbrücke 51 derart verstimmt, daß schließlich der Transistor 50'
in den Sperrzustand übergeht.
Die in Pig. 7 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 6 dadurch, daß der
die Meßbrücke 51 versorgende Gleichrichter 5^ über einen Trenntransformator
60 an der Netzspannung liegt.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Drehmomentmeßglied
jeweils als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet. Es können aber ebenso auch piezoresistive Spannungsaufnehmer, d. h.
spannungsabhängige Silizium- und Germanium-Halbleiterwiderstände, verwendet werden. Diese lassen sich ähnlich der in integrierten
Schaltungstechnik in einem Ätzprozeß schon z. B. als Halbbrücken zusammengeschaltet herstellen.
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Claims (10)
- Eobert Bosch GmbH E. 2 2 7Stuttgart , ■AnsprücheMotorisch angetriebene Handwerkzeugmaschine mit einer Handhabe, dadurch gekennzeichnet, daß an der Handhabe (4, 24) ein den Antriebsmotor (8, 38, 48) der Handwerkzeugmaschine (1) beeinflussendes Drehmomentmeßglied (7, 27, 37? 57) angeordnet ist.
- 2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 371 57) ein die Verformung der Handhabe (4, 24) gegenüber dem Gehäuse (2, 22) der Handwerkzeugmaschine (1, 21) messendes Meßglied ist.
- 3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 37, 57) an einem durch seine räumliche Ausgestaltung besonders der Verformung unterliegenden Bereich (5, 25), insbesondere Bereich mit vermindertem Querschnitt, des Gehäuses (2, 22) der Handwerkzeugmaschine (1) angeordnet ist.
- 4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 37» 57) die Drehzahl des Antriebsmotors (8, 38, 48) steuert.60981 2/0120 ■ - 9 -~ 9 - 2 2 7 3
- 5. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 37, 57) den Antriebsmotor (8, 38, 48) hei überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments abschaltet.
- 6. Handwerkzeugmaschine mit elektrischem Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27,37, 57) mindestens ein elektrischer Dehnungsmesser, beispielsweise Dehnungsmeßstreifen oder piezoresistiver Spannungsaufnehmer, ist.
- 7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei elektrische Dehnungsmesser (57) zu einer Meßbrücke (51) geschaltet sind, bei der der an der Brückendiagonale abgenommene Spannungswert den Antriebsmotor (48) steuert.
- 8. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27) einen im Motorstromkreis angeordneten, insbesondere über ein ein ausgeprägtes Hystereseverhalten aufweisendes Relais (12) betätigten, Schalter (11) steuert.
- 9. Handwerkzeugmaschine, mit einem elektrischen Antriebsmotor, dessen Drehzahl von einer einen Thyristor enthaltenden Phasenanschnittssteuerung gesteuert ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment-6098 12/0 120 ; - io - 'meßglied (37) den Zündwinkel des Thyristors (39) steuert.
- 10. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Drehmomentmeßglied (7, 27, 37ί 57) in. die Wandung des vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehenden Gehäuses (2, 22) der Handwerkzeugmaschine (1, 21) eingeformt ist.6098 12/0 1 2 0AALeerseite
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