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Die
Erfindung betrifft ein motorbetriebenes Werkzeug mit variabler Geschwindigkeit
und insbesondere ein solches Werkzeug, bei dem die Bedienungsperson
die Arbeitsgeschwindigkeit einstellen kann. Das motorbetriebene
Werkzeug mit variabler Geschwindigkeit kann durch unterschiedliche
Kraftquellen betrieben werden, einschließlich, aber nicht begrenzt
durch Gleichstrom, z.B. Batterien, Wechselstrom und Druckluft.
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Einige
Typen von motorbetriebenen Werkzeugen, im folgenden Kraftwerkzeuge
genannt, können
sowohl in einem Niedriggeschwindigkeitsmodus (bei niedriger Drehzahl)
als auch in einem Hochgeschwindigkeitsmodus (bei hoher Drehzahl)
betrieben werden. Z.B. besitzen motorbetriebene Polierwerkzeuge,
die zum Aufbringen von Wachs auf eine Oberfläche benutzt werden, eine Polierscheibe,
die nach dem Aufbringen von Wachs auf die Polierscheibe vorzugsweise
mit niedriger Geschwindigkeit rotiert, damit das Wachs nicht in
die Umgebung verspritzt wird. Nachdem das Wachs von der Polierscheibe aufgenommen
worden ist, kann diese mit hoher Geschwindigkeit rotieren. Ein Betrieb
mit hoher Geschwindigkeit verbessert den Wirkungsgrad beim Wachsen
mit der Polierscheibe.
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Um
es der Bedienungsperson zu ermöglichen,
die Arbeitsgeschwindigkeit einzustellen, sind Kraftwerkzeuge mit
variabler Geschwindigkeit entwickelt worden, die ausgerüstet sind
mit einer durch die Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung.
Bei einer Art von Kraftwerkzeugen mit variabler Geschwindigkeit
weist die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus
auf, der die eingestellte Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
aufrechterhält
und damit die Arbeitsgeschwindigkeit des Kraftwerkzeuges, bis die
Bedienungsperson die Einstellposition der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
erneut ändert.
Repräsentative
Beispiele dieses Typs einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
umfassen (1) eine Wählscheibe,
d.h. eine Scheibe mit Skaleneinteilung, die durch die Bedienungsperson
gedreht werden kann und in ihrer Position verbleibt, wenn die Bedienungsperson
das Drehen der Wählscheibe
beendet, und (2) eine Schiebevorrichtung, die die Bedienungsperson
verschieben kann, wobei die Schiebevorrichtung in ihrer Position verbleibt,
nachdem diese eingestellt worden ist. Allgemein gesprochen verwenden
diese bekannten Einstellvorrichtungen variable Widerstände oder
Potentiometer, die die Ar beitsgeschwindigkeit durch Einstellen der
Stromzufuhr zum Motor des Kraftwerkzeuges, in diesem Fall eines
Elektrowerkzeuges, einstellen.
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Es
sind auch schon Kraftwerkzeuge entwickelt worden, die mit einem ähnlichen
Typ einer Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung ausgerüstet sind,
die die Funktion aufweist, eine Position aufrecht zu erhalten. Bei
diesen Typen von bekannten Kraftwerkzeugen kann die Bedienungsperson wiederholt
eine Geschwindigkeitseinstellvorrichtung einstellen, die getrennt
von der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung vorhanden ist,
wobei die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung so vorgespannt ist,
daß sie
nach dem Einstellen in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt.
Typischerweise arbeitet das Kraftwerkzeug bei höherer Geschwindigkeit, wenn die
Bedienungsperson die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung aus ihrer
ursprünglichen
Position wegbewegt. Wenn die Bedienungsperson die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
zu der am weitesten von der Ausgangsposition entfernten Stelle bewegt,
wird die Maximalgeschwindigkeit erreicht. Die Maximalgeschwindigkeit
wird durch die eingestellte Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
bestimmt, die den Positionsaufrechterhaltungsmechanismus, wie die
beschriebene Wählscheibe
oder den Schieber, integriert. Wenn sich somit die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
in der Maximalposition befindet, bestimmt die Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
alleine die Arbeitsgeschwindigkeit des Kraftwerkzeuges.
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Wird
ein Kraftwerkzeug benutzt, das mit einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
ausgerüstet ist,
welche einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus aufweist, kann
die Bedienungsperson eine gewünschte
Arbeitsgeschwindigkeit einstellen. Anschließend ist es für die Bedienungsperson
nicht erforderlich, fortwährend
einen Schalter oder eine andere Vorrichtung zu bedienen, um die
gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit
aufrechtzuerhalten. Für
andere Typen von Kraftwerkzeugen, die mit einer Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
ausgerüstet
sind, die einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus und eine
getrennte Geschwindigkeitseinstellvorrichtung mit einem Mechanismus
zum Vorspannen der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung aufweist,
um zur Ausgangsposition zurückzukehren, kann
eine voreingestellte Maximalgeschwindigkeit lediglich durch Einstellen
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung auf ihre Maximalposition
erhalten werden .
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Damit
zwingen die beschriebenen Kraftwerkzeuge die Bedienungsperson nicht,
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung oder die Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
wäh rend
des Betriebs zusätzlich
einzustellen. Der Arbeitsvorgang des Kraftwerkzeuges kann mit der
eingestellten Geschwindigkeit durchgeführt werden.
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Falls
jedoch die bekannten Kraftwerkzeuge bei der eingestellten Arbeitsgeschwindigkeit
längere Zeit
betrieben werden und die Bedienungsperson regelmäßig die Arbeitsgeschwindigkeit
in eine oder mehrere Arbeitsgeschwindigkeiten, die nicht regelmäßig benutzt
werden, ändern
muß, kann
der Arbeitsgeschwindigkeitseinstellvorgang mühsam werden. Benutzt die Bedienungsperson
z.B. ein motorbetriebenes Polierwerkzeug, um eine Oberfläche zu polieren,
so wird beim Betreiben des Polierwerkzeuges mit hoher Geschwindigkeit
typischerweise die Effizienz des Polierens maximiert. Von Zeit zu
Zeit ist es aber notwendig, während
des Betriebs mehr Wachs auf die Polierscheibe aufzubringen. Nach dem
Aufbringen von Wachs auf die Polierscheibe muß die Bedienungsperson das
Polierwerkzeug zeitweise auf den Niedriggeschwindigkeitsmodus schalten,
damit das neu aufgetragene Wachs nicht von der Polierscheibe wegfliegt.
Somit muß die
Bedienungsperson die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung oder die
Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung von einer Hochgeschwindigkeitsposition
in eine Niedriggeschwindigkeitsposition verstellen.
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Die
Bedienungsperson kann jedoch Schwierigkeiten haben, die Arbeitsgeschwindigkeit
des Polierwerkzeuges vor und nach jedem Aufbringen von Wachs auf
die Polierscheibe schnell umzustellen, weil die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
oder die Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung über eine
weite Strecke bewegt werden muss, um von der gewünschten hohen Geschwindigkeit
zur gewünschten
niedrigen Geschwindigkeit oder von der gewünschten niedrigen Geschwindigkeit
zur gewünschten
hohen Geschwindigkeit umzuschalten. Es ist ferner besonders schwierig,
schnell und zuverlässig
zur gewünschten
hohen Arbeitsgeschwindigkeit umzuschalten, nachdem das Wachs von
der Polierscheibe aufgenommen worden ist. Falls somit die Bedienungsperson
eine gewünschte
Arbeitsgeschwindigkeit festlegt, die die größte Effizienz beim Wachsen liefert,
kann es sehr schwierig sein, dieselbe gewünschte hohe Arbeitsgeschwindigkeit
nach dem Aufbringen von mehr Wachs zu lokalisieren und andererseits
die Polierscheibe bei niedriger Geschwindigkeit zu betreiben, um
in die Polierscheibe Wachs einzubringen.
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Aus
der
DE-OS 16 02 889 ist
eine Elektrohandbohrmaschine bekannt, die eine Elektronikregeleinheit
für die
Geschwindigkeit der Bohrmaschine aufweist. Dadurch kann die Drehzahl
von Null bis zu einem Maximalwert geregelt werden. Darüber hinaus weist
die Vorrichtung einen Ein- und Ausschalter der Maschine in einem
pistolenartig ausgebildeten Handgriff auf, der mit einer Aus-Stellung
und zwei Ein-Stellungen versehen ist. In der ersten Ein-Stellung
ist die Geschwindigkeit über
die erwähnte
Elektronikregeleinheit justierbar. In der zweiten Ein-Stellung ist die Elektronikregeleinheit
kurzgeschlossen, so dass mit voller Motorleistung, d.h. maximaler
Drehzahl, gearbeitet wird.
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Aus
der DE-AS 20 55 859 ist eine elektromotorisch angetriebene Hand-
oder Schlagbohrmaschine mit einstellbarer Drehzahl bekannt. Die
Anordnung weist einen Ein- und Ausschalter auf, sowie ein als Elektronikregeleinheit
ausgebildetes Bauelement. Der Schalter ist zweistufig ausgebildet,
so dass zwei Einschaltstellungen erreicht werden können, die über einen
Arretierknopf fixiert werden können.
In einer der Einschaltstellungen erreicht der Motor eine Drehzahl,
die einer werksseitig eingestellten Drehzahl entspricht, beispielsweise
der kleinsten Drehzahl. In der anderen Einschaltstellung läuft der
Motor mit der auf dem Potentiometer eingestellten Drehzahl. Schließlich kann
der Motor durch Einstellen einer Endkontaktposition des Potentiometers,
mit der die Elektronikregeleinheit kurzgeschlossen wird, bei einer Nenndrehzahl
betreiben werden.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein motorbetriebenes Werkzeug
verfügbar
zu machen, bei dem die Arbeitsgeschwindigkeit an die Erfordernisse des
gewünschten
Arbeitsgangs leicht angepasst werden kann.
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Die
Aufgabe wird mit einem motorbetriebenen Werkzeug mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Gemäß einem
Aspekt vorliegender Erfindung wird ein Werkzeug vorgestellt, das
zeitweise von einer ersten Arbeitsgeschwindigkeit, wie einer Maximalarbeitsgeschwindigkeit,
in eine zweite Arbeitsgeschwindigkeit, wie eine Minimalarbeitsgeschwindigkeit,
umschalten kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Werkzeug mit
variabler Geschwindigkeit vorgestellt, das einen Schalter für eine feste
Arbeitsgeschwindigkeit und eine von einer Bedienungsperson einstellbare
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus
aufweist. Wenn der Schalter für die
feste Arbeitsgeschwindigkeit geschlossen wird, ändert sich die Arbeitsgeschwindigkeit
des Kraftwerkzeuges in eine Arbeitsgeschwindigkeit, die durch die
Bedienungsperson voreingestellt werden kann.
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Da
ein solcher Schalter für
eine feste Arbeitsgeschwindigkeit im Werkzeug enthalten ist, kann
die Bedienungsperson einfach zu einer voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit
wechseln, die für
bestimmte Arbeitsvorgänge
geeignet ist. In diesem Fall muß die Bedienungsperson
nicht die Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung auf eine
Position einstellen, die der voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit entspricht.
Es ist vielmehr einfach durch Schalten des Schalters für die feste
Arbeitsgeschwindigkeit möglich,
zeitweise zur geeigneten voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit
zu wechseln. Ferner ist es möglich,
durch Lösen
oder Ausschalten des Schalters für die
feste Arbeitsgeschwindigkeit das Werkzeug in die Arbeitsgeschwindigkeit
zurückzuversetzen,
die der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung entspricht.
Da die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung in der gleichen Position
verbleibt, bis sie durch die Bedienungsperson bewegt wird, kehrt
das Werkzeug beim Lösen
oder Ausschalten des Schalters für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit zu der vorher durch die Bedienungsperson
ausgewählten
Arbeitsgeschwindigkeit zurück.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kann das Werkzeug einen Vorwahlmaximalgeschwindigkeitsschalter
zusätzlich
zu einer von der Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus und einer von der
Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung,
welche keinen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus besitzt, aufweisen.
Dieser Typ eines Kraftwerkzeuges arbeitet mit Maximalgeschwindigkeit,
wenn die Bedienungsperson die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
in ihre End- oder Maximalposition bringt und die so eingestellte
Maximalgeschwindigkeit entspricht der Position der von der Bedienungsperson
einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung. Wenn der
Vorwahlmaximalgeschwindigkeitsschalter eingeschaltet ist, wechselt
die Maximalgeschwindigkeit, die realisiert wird, wenn die Bedienungsperson
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung in ihre End- oder Maximalposition
bringt, von der Maximalgeschwindigkeit, die der Position der von
der Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
entspricht, zu einer Vorwahlmaximalgeschwindigkeit, die z.B. durch
die Bedienungsperson oder den Hersteller voreingestellt worden ist.
In diesem Fall ist es für
die Bedienungsperson nicht erforderlich, die Position der durch
die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
neu einzustellen, um zeitweise zu der voreingestellten Maximalgeschwindigkeit
zu wechseln.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kann das Werkzeug zusätzlich zu
einer durch die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
und einer durch die Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
einen Schalter für
eine feste Arbeitsgeschwindigkeit enthalten. Dieser Typ eines Werkzeugs
arbeitet mit Maximalgeschwindigkeit, wenn die die Bedienungsperson
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung auf ihre End- oder Maximalposition
stellt und die so eingestellte Maximalgeschwindigkeit entspricht
der Position der durch die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung.
Wenn der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit eingeschaltet wird, wechselt die
Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges zu der vorgegebenen festen
Geschwindigkeit, die zuvor von der Bedienungsperson oder dem Hersteller
ausgewählt
worden ist. Wenn der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit ausgeschaltet wird, wechselt die
Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeugs zu der vorhergehenden Geschwindigkeit,
die durch die Positionen der durch die Bedienungsperson einstellbaren
Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung und der durch die Bedienungsperson
einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung eingestellt ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kann das Werkzeug eine Steuerschaltung
enthalten, die die Arbeitsgeschwindigkeit so einstellt, daß sie unter
Verwendung einer Rückkopplungssteuerung
mit einer Zielgeschwindigkeit bzw. Sollgeschwindigkeit übereinstimmt.
Die Sollgeschwindigkeit kann entweder die Arbeitsgeschwindigkeit
sein, die eingestellt ist durch die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung,
oder eine voreingestellte Arbeitsgeschwindigkeit, die bestimmt wird
durch den Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit. In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel
gemäß diesem
Aspekt wird eine der Sollgeschwindigkeit entsprechende Spannung
an einen Eingangsanschluss eines Steuer-IC und eine der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit entsprechende
Spannung an einen weiteren Eingangsanschluss des Steuer-IC angelegt.
Ein Differentialverstärker
oder eine ähnliche
Schaltung können
die beiden Spannungen miteinander vergleichen, um zu bestimmen,
ob die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit vergrößert oder verkleinert werden
sollte, um mit der Soll-Geschwindigkeit übereinzustimmen. Z.B. wird
ein EIN-Signal, das einer die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors
steuernden Halbleitervorrichtung zugeführt wird, verzögert, wenn
die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit höher
als die Soll-Geschwindigkeit ist.
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Als
Folge der vorliegenden Erfindung kann der Vorgang des zeitweisen
Umschaltens auf eine vorher bestimmte Arbeitsgeschwindigkeit oder
der Vorgang des Schaltens von einer vorbe stimmten Arbeitsgeschwindigkeit
in eine der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung entsprechende Geschwindigkeit
vereinfacht und die betriebliche Leistungsfähigkeit verbessert werden.
Außerdem können Werkzeuge
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit niedrigen Kosten verwirklicht werden.
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Die
in der Beschreibung verwendete Bezeichnung „Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus" soll jegliche Art von Vorrichtung bedeuten,
die verwendet werden kann, um die Arbeitsgeschwindigkeit eines Werkzeuges
zu steuern, wobei die Vorrichtung ihre Einstellung beibehält, bis
sie die Bedienungsperson erneut einstellt. In Werkzeugen, die mit
einer derartigen Geschwindigkeitseinstellvorrichtung mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus
ausgerüstet
sind, ändert
sich die Arbeitsgeschwindigkeit, wenn die Bedienungsperson einmal
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung in die Position gebracht hat,
die der geeigneten oder gewünschten
Arbeitsgeschwindigkeit entspricht, nicht, bis die Bedienungsperson
die Einstellung erneut ändert.
Damit kann die Bedienungsperson das Werkzeug ohne weitere Aktivität mit der
eingestellten Arbeitsgeschwindigkeit betreiben.
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Gemäß einem
Aspekt vorliegender Erfindung werden Werkzeuge mit variabler Geschwindigkeit
vorgestellt, die einen Schalter für eine feste Arbeitsgeschwindigkeit
und eine von einer Bedienungsperson einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus besitzen können. Wenn
die Bedienungsperson den Schalter für die feste Arbeitsgeschwindigkeit betätigt, wechselt
die Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges zu einer voreingestellten
Arbeitsgeschwindigkeit. Falls so ein Schalter für eine feste Arbeitsgeschwindigkeit
im Werkzeug enthalten ist, kann die Bedienungsperson leicht zu einer
voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit wechseln, die für bestimmte
Vorgänge
geeignet ist und es wird von ihr nicht gefordert, die Position der
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung auf eine Position zu stellen,
die der vorgegebenen Arbeitsgeschwindigkeit entspricht. Vielmehr
ist es lediglich durch Schalten des Schalters für die feste Arbeitsgeschwindigkeit
möglich,
zeitweise zu der geeigneten voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit
zu wechseln. Ferner ist es durch Ausschalten des Schalters für die feste
Arbeitsgeschwindigkeit möglich,
das Werkzeug zu der Arbeitsgeschwindigkeit zurückzuführen, die der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
entspricht. Damit kann der Schalter für die feste Arbeitsgeschwindigkeit
Priorität über die
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung zum Bestimmen der Soll-Arbeitsgeschwindigkeit
für das
Werkzeug haben.
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Das
Kraftwerkzeug besitzt eine durch die Bedienungsperson einstellbare
Einrichtung, die es der Bedienungsperson erlaubt, die voreingestellte
Arbeitsgeschwindigkeit einzustellen. Vorzugsweise weist der Schalter
für die
feste Arbeitsgeschwindigkeit wenigstens eine erste und eine zweite
Position auf. In der ersten Position erlaubt es der Schalter für die feste
Arbeitsgeschwindigkeit der durch die Bedienungsperson einstellbaren
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung, die Arbeitsgeschwindigkeit
des Werkzeuges zu bestimmen. Wenn somit der Schalter für die feste
Arbeitsgeschwindigkeit auf die erste Position gestellt ist, kann
die Bedienungsperson die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung einstellen,
um in geeigneter Weise die Arbeitsgeschwindigkeit zu bestimmen.
In der zweiten Position des Schalters für die feste Arbeitsgeschwindigkeit
hat dieser vorzugsweise Priorität über die
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung. Damit arbeitet das Werkzeug
in der vorgegebenen Geschwindigkeit, unabhängig von der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung.
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Bei
einem weiteren Aspekt dieser Lehre kann das Werkzeug einen Vorwahl-Maximalgeschwindigkeitsschalter
zusätzlich
zu einer durch die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus enthalten. Eine
durch die Bedienungsperson einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Rückkehrmechanismus
zur Ausgangslage kann vorgesehen sein, um die Arbeitsgeschwindigkeit
auf eine willkürliche
Arbeitsgeschwindigkeit einzustellen, die zwischen der maximalen
Arbeitsgeschwindigkeit und der minimalen Arbeitsgeschwindigkeit
liegt. Unter „Rückkehrmechanismus
zur Ausgangslage" soll
eine Vorrichtung verstanden werden, die in einer bestimmten Position nur
so lange verbleibt, wie sie die Bedienungsperson in dieser Position
hält. Wenn
die Bedienungsperson den Rückkehrmechanismus
zur Ausgangslage freigibt, kehrt die Vorrichtung automatisch zur
ursprünglichen
vorgegebenen Position, d.h. in die Ausgangslage, zurück. Wenn
demgemäß die durch
die Bedienungsperson einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Rückkehrmechanismus
zur Ausgangslage in die Maximalposition (d.h. die von der Ausgangslage
am weitesten entfernte Position) bewegt wird, wird die Arbeitsgeschwindigkeit
auf eine Geschwindigkeit eingestellt, die der Position der durch
die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
entspricht. Wenn der vorhandene Maximalgeschwindigkeitsschalter
aktiviert ist, wird die Arbeitsgeschwindigkeit auf die vorhandene
Maximalgeschwindigkeit eingestellt, solange sich die durch die Bedienungsperson
einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung in ihrer Maximalposition
befindet.
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Bei
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehre kann das Werkzeug einen
Schalter für
eine feste Arbeitsgeschwindigkeit enthalten, zusätzlich zu einer durch die Bedienungsperson
einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung und einer
durch die Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung.
Die durch die Bedienungsperson einstellbare Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
enthält
einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus und die durch die Bedienungsperson
einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung enthält einen
Rückkehrmechanismus
in die Ausgangslage. Dieser Typ eines Werkzeuges arbeitet mit Maximalgeschwindigkeit,
wenn die Bedienungsperson die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
in ihre volle oder Maximalposition einstellt und die so eingestellte
Maximalgeschwindigkeit durch die Position der durch die Bedienungsperson einstellbaren
Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung gesteuert wird. Wenn
der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit eingeschaltet wird, wechselt die
Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeugs zu der voreingestellten festen
Geschwindigkeit, die zuvor durch die Bedienungsperson ausgewählt worden
ist. Wenn der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit ausgeschaltet wird, wechselt die
Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges zu der vorhergehenden Geschwindigkeit,
die durch die Positionen der durch die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
und der durch die Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
bestimmt ist. Der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit hat Priorität über die durch die Bedienungsperson
einstellbare Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung und die
durch die Bedienungsperson einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung.
Wenn der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit eingeschaltet wird, wechselt die
Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges zur voreingestellten festen
Geschwindigkeit, unabhängig
von den Positionen der durch die Bedienungsperson einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
und der durch die Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung.
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Bei
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehre kann das Werkzeug eine
Steuerschaltung enthalten, die die Arbeitsgeschwindigkeit unter
Einsatz einer Rückkopplung
so steuert, daß sie
mit der Soll-Geschwindkeit übereinstimmt.
Vorzugsweise ist diese Steuerschaltung in eine integrierte Schaltung (IC)
implementiert, um den Platzbedarf zu minimieren. In den IC können eine
oder mehrere Funktionen implementiert werden, die notwendig sind,
um die Arbeitsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Rückkopplungssteuerung
in Übereinstimmung
mit der Zielgeschwindigkeit zu bringen. Bei einer repräsentativen
Ausführungsform
dieses Aspekts wird eine der Zielgeschwindigkeit entsprechende Spannung
an einen Eingangsanschluss des Steuer-IC gelegt und eine der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
entsprechende Spannung an einen weiteren Eingangsanschluss des Steuer-IC.
Ein Differentialverstärker
oder eine ähnliche
Schaltung können
die beiden Spannungen vergleichen, um zu bestimmen, ob die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
erhöht
oder verringert werden sollte, um mit der Soll-Geschwindigkeit übereinzustimmen. Z.B. wird
ein von einem Ausgangsanschluss des Steuer-IC zu einem Halbleiterelement, das die
Arbeitsgeschwindigkeit des Motors steuert, ausgegebenes EIN-Signal
verzögert,
wenn die Ist-Geschwindigkeit höher
als die Soll-Geschwindigkeit
ist. Vorzugsweise ist das Halbleiterelement, das zur Steuerung der
Arbeitsgeschwindigkeit des Motors benutzt wird, ein TRIAC, wenn
Wechselstrom benutzt wird, um den Motor anzutreiben.
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Der
Steuer-IC kann mit der beschriebenen Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
und dem beschriebenen Schalter für
feste Arbeitsgeschwindigkeit kombiniert werden. In diesem Fall ist
die Soll-Geschwindigkeit, die mit der Ist-Geschwindigkeit verglichen
wird, entweder die durch die Bedienungsperson unter Verwendung der
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung eingestellte Soll-Geschwindigkeit
oder die durch den Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit eingestellte Soll-Geschwindigkeit.
D.h., die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung kann eine Schaltung
umfassen, die eine Spannung erzeugt, welche der durch die Bedienungsperson
eingestellten Soll-Geschwindigkeit entspricht. Ferner kann der Schalter
für die
feste Arbeitsgeschwindigkeit eine Schaltung umfassen, die eine Spannung
erzeugt, welche der voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit entspricht.
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Bei
derartigen repräsentativen
Ausführungsformen
gemäß vorliegender
Lehre werden die Arbeitsgeschwindigkeit und die Soll-Geschwindigkeit, d.h.
die durch die Bedienungsperson eingestellte Arbeitsgeschwindigkeit
und die voreingestellte Arbeitsgeschwindigkeit verglichen. Es wird
entweder die der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
entsprechende Spannung oder eine voreingestellte Spannung an das
Steuer-IC angelegt, die unter Verwendung einer Rückkopplungssteuerung die Arbeitsgeschwindigkeit
so steuert, daß sie
mit der Soll-Geschwindigkeit übereinstimmt.
Solange die der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
entsprechende Spannung eingegeben wird, wird die Arbeitsgeschwindigkeit
durch Rückkopplung
der der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung entsprechenden
Spannung gesteuert. Solange die voreingestellte Spannung eingegeben
wird, wird die Arbeitsgeschwindigkeit durch Rückkopplung der der voreingestellten
Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Spannung gesteuert.
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Falls
ein Werkzeug sowohl mit einer Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung,
die einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus aufweist, als auch
mit einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung, die einen Rückkehrmechanismus
zur Ausgangslage aufweist, versehen ist, kann die Steuerschaltung
einen Steuer-IC enthalten, die die Arbeitsgeschwindigkeit unter
Verwendung der Rückkopplungssteuerung
so steuert, daß sie
mit der Soll-Geschwindigkeit übereinstimmt.
Eine der Soll-Geschwindigkeit entsprechende Spannung kann an einen
Eingangsanschluss des Steuer-IC angelegt werden und eine der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
entsprechende Spannung an einen weiteren Eingangsanschluss des Steuer-IC.
Ein EIN-Signal kann von einem Ausgangsanschluss zu einer Halbleitervorrichtung,
wie einen TRIAC, ausgegeben werden, der die Arbeitsgeschwindigkeit
des Motors steuert. Die Steuer-IC kann mit einem Schalter kombiniert
werden, der in der Lage ist, die der Soll-Geschwindigkeit entsprechende
Spannung umzuschalten, auf (1) entweder eine der Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
entsprechende Spannung geteilt durch einen der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung entsprechenden
Wert oder (2) eine voreingestellte Spannung geteilt durch den der
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung entsprechenden Wert. Anstelle des
genannten Aspektes kann der Schalter die der Soll-Geschwindigkeit
entsprechende Spannung umschalten auf entweder (1) eine der Position
der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung entsprechende Spannung
geteilt durch einen der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung entsprechenden
Wert oder (2) eine vorgegebene Spannung. Wenn gemäß diesem
Aspekt ein Schalter für
eine feste Arbeitsgeschwindigkeit eingeschaltet wird, wechselt die
Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges zu der voreingestellten festen
Geschwindigkeit. Wenn der Schalter für die feste Arbeitsgeschwindigkeit
ausgeschaltet ist, wechselt die Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges
zu der Geschwindigkeit, die durch die Positionen der durch die Bedienungsperson
einstellbaren Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung und der durch
die Bedienungsperson einstellbaren Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
bestimmt ist. Der Schalter für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit hat Priorität über die durch die Bedienungsperson
einstellbare Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung und die
durch die Bedienungsperson einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung.
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Jeder
der oben und nachstehend beschriebenen zusätzlichen Merkmale und Verfahrensschritte kann
getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Verfahrensschritten
eingesetzt werden, um ein verbessertes Werkzeug mit variabler Geschwindigkeit
und Verfahren zur Herstellung und Nutzung desselben bereitzustellen.
Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Lehre, die weiter unten beschrieben werden,
benutzen viele dieser zusätzlichen
Merkmale und Verfahrensschritte in Kombination.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehre werden aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und
Ansprüchen
ersichtlich.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines Elektro-Polierwerkzeugs der vorliegenden Lehre.
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2 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines ersten repräsentativen Leistungsreglers,
der bei dem Elektro-Polierwerkzeug nach 1 eingesetzt
werden kann.
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3(A) bis (D) zeigen graphisch die Rückkopplungssteuerung
durch den Regler nach 2.
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4 zeigt
ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines zweiten repräsentativen
Leistungsreglers, der bei dem Elektro-Polierwerkzeug eingesetzt werden
kann.
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5 zeigt
ein zweites repräsentatives
Elektro-Polierwerkzeug gemäß vorliegender
Lehre.
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6 zeigt
ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines dritten repräsentativen
Leistungsreglers, das bei dem zweiten Elektro-Polierwerkzeug eingesetzt
werden kann.
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7 zeigt
ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines vierten repräsentativen
Leistungsreglers, das bei einem dritten repräsentativen Elektro-Polierwerkzeug
eingesetzt werden kann.
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8 zeigt
das dritte Elektro-Polierwerkzeug gemäß vorliegender Lehre.
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9 zeigt
ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines fünften repräsentativen Leistungsreglers.
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In
der folgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen bedeuten das
Symbol „R" einen Widerstand,
das Symbol „C" einen Kondensator,
das Symbol „Q" einen Transistor, das
Symbol „S" einen Schalter,
das Symbol „IC" eine integrierte Schaltung,
das Symbol „P" einen Anschluss
der IC, das Symbol „E" ein Ausgangssignal,
das Symbol „U" einen Knoten der
Schaltung und das Symbol „D" eine Diode.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines elektrischen Polierwerkzeugs ist in 1 dargestellt. 2 zeigt eine
erste repräsentative
Steuerschaltung zum Steuern der Arbeitsgeschwindigkeit des Motors.
Für jedes der
folgenden repräsentativen
Ausführungsbeispiele werden
motorbetriebene Werkzeuge beschrieben, die einen Wechselstrom-Kommutator-Motor
(im folgenden abgekürzt
als Motor) einsetzen. Die vorliegende Lehre ist jedoch nicht auf
Wechselstrom-Kommutator-Motoren
begrenzt. Anstelle hiervon können motorbetriebene
Werkzeuge benutzt werden, die andere Antriebsquellen, wie andere
Typen eines Wechselstrom-Motors, Gleichstrommotoren oder mit Druckluft
angetriebene Motoren aufweisen.
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Es
wird auf das elektrische Polierwerkzeug nach 1 Bezug
genommen. Die Bedienungsperson kann den Handgriff H ergreifen und
die Polierscheibe P, die durch den Motor M in Umdrehung versetzt
wird, gegen die zu polierende Oberfläche drücken. Auf diese Weise wird
die Oberfläche
durch die Polierscheibe P poliert. Drückt die Bedienungsperson den
Hauptschalter S1, dann wird dem Motor M Strom zugeführt und
hierdurch die Drehung der Polierscheibe P veranlaßt. Löst die Bedienungsperson den
Hauptschalter S 1, dann wird die Stromzufuhr zum Motor M unterbrochen
und die Polierscheibe P beendet die Rotation, da der Hauptschalter
S 1 normalerweise in Richtung der AUS-Position vorgespannt ist.
Die Bedienungsperson kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors
M einstellen, während sich
der Hauptschalter S 1 in der EIN-Position befindet, indem sie die
Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 einstellt. Die
Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 enthält eine Wählscheibe zum Einstellen der
Soll-Geschwindigkeit und einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus.
Bei dem Ausführungsbeispiel
ist die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 gebildet durch ein
Drehpotentiometer. Wenn somit die Bedienungsperson die Wählscheibe dreht,
wird der Widerstand der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 eingestellt.
Wenn die Bedienungsperson die Drehung der Wählscheibe der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 beendet, wird als Folge des zugeordneten Positionsaufrechterhaltungsmechanismus
die Position der Wählscheibe
aufrechterhalten. Abhängig
von der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 nimmt
der Widerstandswert des im vorliegenden beschriebenen variablen
Widerstandes R5 zu oder ab.
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Am
Handgriff H ist ein Schalter S3 so angebracht, daß die Bedienungsperson
zeitweise auf eine voreingestellte Arbeitsgeschwindigkeit umschalten kann.
Vorzugsweise kann die Bedienungsperson den Schalter S3 für die feste
Arbeitsgeschwindigkeit betätigen,
während
sie das elektrische Polierwerkzeug mit einer Hand greift.
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Bei
dieser ersten Ausführungsform
verbleiben die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 und der Schalter
S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit in der letzten durch die Bedienungsperson
eingestellten Position zufolge des Positionsaufrechterhaltungsmechanismus
des jeweiligen Schalters S2, S3. Deshalb werden, nachdem die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 und der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit eingestellt worden sind, beide
Vorrichtungen in der zuletzt eingestellten Position gehalten bis
zur nächsten
Einstellung durch die Bedienungsperson.
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Es
wird nun der Aufbau einer repräsentativen Steuerschaltung 1 anhand
von 2 beschrieben.
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Die
Steuerschaltung 1 des Motors M ist an eine Wechselstromquelle 20 angeschlossen
und enthält
im wesentlichen einen Hauptschalter S1, eine Halbleitervorrichtung
(TRIAC Q2), die die Zufuhr des Wechselstroms von der Wechselstromquelle 20 zum Motor
M steuert und ein Steuer-IC (IC 21), der den Zündzeitpunkt des TRIAC's Q2 steuert.
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Der
IC 21 steuert vorzugsweise die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors
M unter Verwendung einer Rückkopplung,
um die Ist-Geschwindigkeit mit einer Soll-Geschwindigkeit in Übereinstimmung
zu bringen, wie es oben erläutert
wurde. Vorzugsweise wird eine der Soll-Geschwindigkeit entsprechende Spannung
in einen Eingangsanschluss P11 eingegeben. Eine der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
des Motors M entsprechende Spannung wird in einen Eingangsanschluss
P10 eingegeben. Ein EIN-Signal (Gate-EIN-Signal). wird vom Ausgangsanschluss
P4 an die Halbleitervorrichtung (beispielsweise den TRIAC Q2) ausgegeben,
die die Stromzufuhr zum Motor M steuert. Integrierte Schaltungen,
die einige oder sämtliche
in 2 dargestellte Schaltkreise enthalten, sind geeignet
für den
Einsatz gemäß vorliegender
Lehre.
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An
den Eingangsanschluss P10 des IC 21 ist ein Tachogenerator TG angeschlossen.
Der Eingangsanschluss empfängt
eine der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M entsprechende Spannung.
Der Tachogenerator TG liefert ein Signal mit einer Frequenz, das
der Rotationsge schwindigkeit des Motors M entspricht. Ein Konverter
(Frequenz/Spannungsumsetzer, FVC) 6 wandelt die vom Tachogenerator
TG gelieferte Frequenz in eine der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M
entsprechende Spannung um.
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Ein
variabler Widerstand R5 ist an den Eingangsanschluss P11 angeschlossen,
der eine der Soll-Spannung des Motors M entsprechende Spannung empfängt. Wenn
der Schalter S3 mit dem Kontakt A verbunden ist, bestimmt der variable
Widerstand R5 die Spannung, die der Soll-Geschwindigkeit für den normalen
Betrieb des Motors M entspricht. Der Schalter S3 ist außerdem über einen
Widerstand R16 und einen Kondensator C3 mit dem Eingangsanschluss
P11 verbunden. Wenn der Schalter S3 mit dem Kontakt B verbunden
ist, schaltet die der Soll-Geschwindigkeit
des Motors M entsprechende Spannung auf eine voreingestellte Spannung
um, die durch den variablen Widerstand R17 bestimmt ist. Falls der
Schalter S3 mit dem Kontakt B verbunden ist, wird die Soll-Geschwindigkeit
lediglich durch den variablen Widerstand R17 bestimmt, der auch
an den Eingangsanschluss P11 angeschlossen ist. Somit wird dem Eingangsanschluss
P11 eine voreingestellte Spannung zugeführt, wenn der Schalter S3 für die feste
Arbeitsgeschwindigkeit mit dem Kontakt B in Verbindung steht. Der
Widerstandswert des variablen Widerstandes R17 kann durch eine von
einer Bedienungsperson einstellbare Wählscheibe oder einen Schieber
eingestellt werden, die mit dem variablen Widerstand R17 gekoppelt
sind, um es der Bedienungsperson zu ermöglichen, die Spannung des variablen
Widerstandes R17 festzulegen.
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„Voreingestellte
Arbeitsgeschwindigkeit" bedeutet
eine spezielle und konstante Arbeitsgeschwindigkeit, die durch die
Bedienungsperson eingestellt wird und sich nicht ändert, solange
die Bedienungsperson die Einstellung der voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit
nicht ändert.
Ein Beispiel dieser durch die Bedienungsperson eingestellten Vorwahlarbeitsgeschwindigkeit
wird im folgenden beschrieben.
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Zusätzlich zur
Steuerung der Rotations- bzw. Arbeitsgeschwindigkeit des Motors
M kann der IC21 auch weitere Funktionen für das Werkzeug liefern, wie
einen Sanftanlauf des Motors M und/oder eine automatische Nachtriggerung.
Der IC21 kann auch eine der folgenden Schaltungsfunktionen aufweisen, die
in den Zeichnungen als Blockdiagramm dargestellt sind, weil diese
Schaltungen zur Ausführung
der betreffenden Funktionen allgemein bekannt sind:
eine Energieversorgungsstabilisierungsschaltung (PSR) 14,
eine
Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung (RVG) 2,
eine
Spannungsdetektionsschaltung (VD) 3, die die an den Motor
M angelegte Spannung detektiert,
eine Stromdetektionsschaltung
(CD) 4, die den zum Motor M fließenden Strom detektiert,
eine
EIN-Signal-Ausgabeschaltung (ONC) 9, die das Gate-EIN-Signal
an den TRIAC Q2 ausgibt,
eine Phasensteuerschaltung (PC) 5,
die die Phase des zum Motor M gelieferten Stromes durch Steuern der
Ausgabezeit des Gate-EIN-Signals steuert, das von der EIN-Signal-Ausgabeschaltung 9 ausgegeben
wird,
einen Frequenz/Spannungswandler (FVC) 6, der
mit dem Signalausgang des Tachogenerators TG verbunden ist, und
das Frequenzsignal in eine der Arbeitsgeschwindigkeit des Motors
M entsprechende Spannung umwandelt,
einen Differtialverstärker (AMP) 7,
eine
Sanftanlaufschaltung (SSC) 8,
eine automatische Nachtriggerschaltung
(ARTC) 10, die eine Fehltriggerung kompensiert,
einen
Strombegrenzer (CL) 11,
einen Strommonitor (CM) 12,
der den Arbeitszustand der Energieversorgungsstabilisierungsschaltung 14 überwacht,
und
einen Tachogeneratormonitor (TGM) 13, der den
Arbeitszustand des Tachogenerators TG überwacht.
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Eine
Serienschaltung aus einem Betriebsstabilisierungskondensator C10
und einem Widerstand R10 kann zum TRIAC Q2 parallel geschaltet sein.
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Da
der TRIAC Q2 eine induktive Last aufweist und Stromänderungen
der Spannung nacheilen, verhindert der Stromdetektor 4,
daß die
EIN-SignalsAusgabeschaltung 9 ein Gate-EIN-Signal zum Gate des
TRIACs Q2 aussendet, bis der Strom den Wechselstrom-Nullpunkt kreuzt.
Der Ausgang E3 des Frequenz/Spannungswandlers 6 ist mit
der Sanftanlaufschaltung 8 verbunden und lädt den Kondensator C5,
der mit dem Anschluss P13 verbunden ist. Mittels dieser Aufladeschaltung
verhindert die Sanftanlaufschaltung 8, daß der Motor
M plötzlich
mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wenn der Hauptschalter S1 auf die
Position EIN geschaltet wird. Der Strombegrenzer 11 erfaßt die Spannung
an beiden Enden des Widerstandes R11. Falls der dem Motor M zugeführte Laststrom
plötzlich
und drastisch ansteigt, veranlasst der Strombegrenzer 11 den
der Phasensteuerschaltung 5 vom Anschluss P12 zuzuführenden
Strom herabzusetzen, um den Laststrom zum Motor M nach einer RC-Zeitverzögerung herabzusetzen,
die durch die Werte des Widerstandes R12 und des Kondensators C12
bestimmt ist, um die Spannung U12 zu verringern und hierdurch den
dem Motor M zugeführten Strom
schnell zu reduzieren.
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Die
Widerstände
R2, R3, R4 und R12 sind jeweils mit Anschlüssen P1, P17, P6 bzw. P14 des IC21
verbunden. Der Anschluss P9 ist mit einem Kondensator C9 verbunden.
Ferner ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R13 und einem Kondensator
C12 in Reihe zum Anschluss P15 geschaltet; eine Parallelschaltung
aus einem Widerstand R7 und einem Kondensator C4 ist zum Anschluss
P12 in Reihe geschaltet; eine Parallelschaltung aus einem Widerstand
R8 und einem Kondensator C8 ist zum Anschluss P8 in Reihe geschaltet.
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Eine
der Soll-Geschwindigkeit entsprechende Spannung wird in den Eingangsanschluss
P11 des Differentialverstärkers 7 eingegeben.
Eine die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M repräsentierende
Spannung, die durch den Frequenz/Spannungswandler 6 umgesetzt
worden ist, wird dem Eingangsanschluss P10 des Differentialverstärkers 7 zugeführt. Der
Differentialverstärker 7 gibt
auf der Grundlage der Differenz zwischen der der Soll-Geschwindigkeit
entsprechenden Spannung und der der Ist-Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Spannung
eine Spannung U12 aus. Die ausgegebene Spannung U12 wird an die
Phasensteuerschaltung 5 angelegt. Falls die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit kleiner
als die Soll-Geschwindigkeit ist, kann die Zündung des TRIAC's Q2 beschleunigt
werden, um die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M zu erhöhen. Falls
die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit größer als die Soll-Geschwindigkeit ist,
kann die Zündung
des TRIAC's Q2 verzögert werden,
um die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M herabzusetzen. Mittels dieser
Rückkopplungssteuerung
stellt die Phasensteuerschaltung 5 die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors M so ein, dass sie mit der Soll-Geschwindigkeit übereinstimmt.
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In
dieser Beschreibung soll „Zündung" oder „Zündzeitpunkt" den Zeitpunkt innerhalb
der sinusförmigen
Energiezufuhr bedeuten, in dem der TRIAC Q2 eingeschaltet wird,
um dem Motor M Energie zuzuführen.
Wenn der Zündzeitpunkt
innerhalb der sinusförmigen
Welle früh
ist, ist der Betrag an der dem Motor M zugeführten Energie relativ groß und der Motor
M dreht sich schnell. Wenn andererseits der Zündzeitpunkt spät in der
sinusförmigen
Welle liegt, ist der Betrag der dem Motor M zugeführten Energie klein
und der Motor M rotiert langsamer. So bestimmt der Zündzeitpunkt
den Betrag der dem Motor M zugeführten
Energie und die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M.
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Es
werden nun verschiedene Ausführungsbeispiele
beschrieben, die eine zur Soll-Geschwindigkeit
repräsentative
Spannung erzeugen können, die
dem Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführt wird.
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In
der in 2 dargestellten Schaltung legt eine Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 2 eine
stabilisierte Referenzspannung an das untere Ende des Widerstandes
R16. Diese Referenzspannung ist negativ. Das obere Ende des Widerstandes R15
liegt auf Masse.
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Wenn
der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit mit dem Kontakt A verbunden ist (AUS-Zustand
oder erste Position des Schalters S3), wird die Referenzspannung
im Verhältnis
des Widerstandswertes des Widerstandes R15 zur Summe der Widerstandswerte
des variablen Widerstandes R5 und des Widerstandes R16 geteilt,
d.h. R15/(R5 + R16). Die geteilte Referenzspannung liegt am Eingangsanschluss
P11 des Differentialverstärkers 7. Der
Widerstandswert des variablen Widerstandes R5 wird durch die Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Widerstandswert des Widerstandes R5 relativ groß, wenn
die Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 in Richtung der Hochgeschwindigkeitsseite
bewegt wird. Natürlich
ist der Widerstandswert des Widerstandes R5 relativ klein, wenn
die Wählscheibe
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 zur Niedriggeschwindigkeitsseite
hin bewegt wird. Deshalb steigt die die Soll-Geschwindigkeit repräsentierende Spannung
(und der dem Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführte Eingabewert)
an, wenn die Wählscheibe
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 zur Hochgeschwindigkeitsseite
hin bewegt wird und die Spannung nimmt ab, wenn die Wählscheibe
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 zur Niedriggeschwindigkeitsseite
hin bewegt wird. Die beiden Zustände
sind in 3(A) dargestellt, die die
Spannung am Knoten U11 zeigt. Die Spannung 1 zeigt die
Spannung an, die erzeugt wird, wenn die Wählscheibe der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 zur Hochgeschwindigkeitsseite bewegt ist. Die Spannung 2 zeigt
die Spannung an, die erzeugt wird, wenn die Wählscheibe der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 zur Niedriggeschwindigkeitsseite bewegt ist.
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Das
Spannungsteilerverhältnis
zum Erzeugen der Spannung am Knoten U11 kann durch Einstellen der
Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2, deren Betätigung demzufolge
den Widerstandswert des variablen Widerstandes R5 einstellt, vergrößert oder
verkleinert werden. Wenn die Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 auf die Hochgeschwindigkeitsseite
gesetzt ist, ist die geteilte Referenzspannung relativ hoch. Da
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus
aufweist, bleibt die durch die Bedienungsperson eingestellte geteilte
Referenzspannung unverändert
aufrechterhalten, bis die Bedienungsperson die Wählscheibe der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 erneut bewegt.
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Wenn
andererseits der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit mit dem Kontakt B (EIN-Zustand
oder zweite Position des Schalters S3) verbunden ist, wird die Referenzspannung
im Verhältnis
des Widerstandswertes des Widerstandes R15 zur Summe der Widerstandswerte
des variablen Widerstandes R17 und des Widerstandes R16 geteilt,
d.h. R15/(R17 + R16). Die geteilte Referenzspannung wird dem Anschluss
P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführt. In
diesem Fall wird die für
die Soll-Geschwindigkeit repräsentative
Spannung nicht auf der Grundlage des Widerstandswertes des variablen
Widerstandes R5 erzeugt, weil der Widerstand R5 vom Spannungsteiler
getrennt ist.
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Wie
oben bemerkt, wird der Widerstandswert des variablen Widerstandes
R17 bei der ersten Ausführungsform
beim Herstellungsprozess auf einen festen Widerstandswert eingestellt.
Wenn der Widerstandswert des variablen Widerstandes ein fester Wert
ist, wird die Soll-Geschwindigkeit
des Motors M eine feste Arbeitsgeschwindigkeit, wenn der Schalter S3
für die
feste Arbeitsgeschwindigkeit mit dem Kontakt B verbunden ist. Deshalb
kann die Bedienungsperson bei diesem Beispiel die feste Arbeitsgeschwindigkeit
nicht einstellen. Falls der Widerstandswert des variablen Widerstandes 17 auf
den maximalen Widerstandswert des variablen Widerstandes R5 eingestellt
ist, wird die feste Arbeitsgeschwindigkeit zur maximalen Arbeitsgeschwindigkeit
des Werkzeuges, wenn der Schalter S3 mit dem Kontakt B verbunden
wird. Ist der Widerstandswert des variablen Widerstandes 17 auf
den minimalen Widerstandswert des variablen Widerstandes R5 eingestellt,
dann wird die feste Arbeitsgeschwindigkeit, die erzeugt wird, falls
der Schalter S3 mit dem Kontakt B verbunden ist, zur minimalen Arbeitsgeschwindigkeit
des Werkzeuges.
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Normalerweise
ist der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit mit dem Kontakt A verbunden und
wird durch die Bedienungsperson betätigt, um zum Kontakt B umzuschalten,
wodurch der Motor M veranlasst wird, mit der voreingestellten Arbeitsgeschwindigkeit
zu rotieren. Wenn vom Kontakt B zum Kontakt A umgeschaltet wird,
kann der Schalter S3 ebenfalls durch die Bedienungsperson betätigt werden,
wodurch der Motor M veranlasst wird, mit der durch die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 bestimmten Soll-Geschwindigkeit zu rotieren.
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Eine
der Arbeitsgeschwindigkeit entsprechende Spannung, die durch den
Tachogenerator TG und durch den Frequenz/Spannungswandler 6 umgesetzt
worden ist, wird in einen Anschluss P10 des Differentialverstärkers 7 eingegeben.
Wie in 3(B) gezeigt, ist diese Spannung
relativ hoch während
der Rotation mit hoher Geschwindigkeit und relativ niedrig während der
Rotation mit niedriger Geschwindigkeit.
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Der
Eingangsanschluss P11 ist vorzugsweise zum Ausgang des Differentialverstärkers 7 über Kondensatoren
C4 und C3 zurückgekoppelt.
Wie durch den Spannungspegel 5 und den Spannungspegel 6 von 3(C) dargestellt, wird vom Differentialverstärker 7 eine
relativ hohe Spannung ausgegeben, wenn die Soll-Geschwindigkeit
hoch ist (s. Pegel 5) und eine relativ niedrige Spannung, wenn die Soll-Geschwindigkeit
niedrig ist (s. Pegel 6). Ist die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit jedoch niedrig
verglichen zur Soll-Geschwindigkeit, dann wird die Ausgangsspannung
so korrigiert, daß sie
hoch wird (s. Spannungspegel 5L und 6L). In ähnlicher Weise wird die Ausgangsspannung
so korrigiert, daß sie
niedrig wird (s. Pegel 5H und 6H), wenn die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
verglichen zur Soll-Geschwindigkeit hoch ist. Diese Einstellungen
erlauben es dem Motor M, die gewünschte
Arbeitsgeschwindigkeit schneller zu erreichen.
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Es
wird nun ein repräsentatives
Verfahren für den
Betrieb der Steuerschaltung 1 des ersten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Zunächst
wird ein Verfahren für
eine Situation beschrieben, in der der Schalter S3 mit dem Kontakt
A in Verbindung steht, d.h. die Bedienungsperson betätigt den
Schalter S3 nicht.
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Die
Bedienungsperson kann die Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 einstellen, um eine Arbeitsgeschwindigkeit
auszuwählen,
die normalerweise für
einen speziellen Arbeitsvorgang benutzt wird. Da die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 einen Positionsaufrechterhaltungsmechanismus aufweist, wird die
Wählscheibenposition
aufrechterhalten, bis die Bedienungsperson die Wählscheibenposition erneut einstellt.
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Wenn
der Hauptschalter S1 nach innen gedrückt wird (d.h. auf die Position
EIN geschaltet wird), wird ein von der Wechselstromquelle 20 zugeführter Wechselstrom
durch die Diode D in der Halbwelle gleichgerichtet und dann durch
den Widerstand R1 und den Kondensator Cl gefiltert. Der halbwellengleichgerichtete
und gefilterte Strom wird der Energieversorgungsstabilisierungsschaltung 14 zugeführt und
eine geregelte Referenzspannung wird dem Anschluss P16 des Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 2 zugeführt.
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Die
geregelte Spannung wird auch der Phasensteuerschaltung 5 zugeführt, die
eine Sägezahnspannung
erzeugt, die mit der durch die Spannungsdetektorschaltung 3 detektierten
Wechselstromquelle 20 synchronisiert ist. Die Phasensteuerschaltung 5 vergleicht
die Sägezahnspannung
mit der vom Differentialverstärker 7 ausgegebenen
Spannung. Wenn die Spannung, die durch den Differentialverstärker 7 ausgegeben
wird, die Sägezahnspannung übersteigt,
wird ein Taktsignal an die EIN-Signal-Ausgabeschaltung 9 gesandt.
Wenn die EIN-Signal-Ausgangsschaltung 9 das
Taktsignal empfängt,
sendet sie ein Gate-EIN-Signal an das Gate des TRIAC Q2, um den
TRIAC Q2 zu veranlassen, dem Motor M Strom zuzuführen.
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Wie
beschrieben, ist die vom Differentialverstärker 7 ausgegebene
Spannung relativ hoch, wenn die Soll-Geschwindigkeit hoch ist (s.
Spannungspegel 5) und relativ niedrig, wenn die Soll-Geschwindigkeit
niedrig ist (s. Spannungspegel 6). Wenn jedoch die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
niedrig ist im Vergleich zur Soll-Geschwindigkeit, wird die ausgegebene Spannung
korrigiert, so daß sie
hoch wird (s. Spannungspegel 5L und 6L) und wenn die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit
verglichen zur Soll-Geschwindigkeit hoch ist, wird die ausgegebene
Spannung so korrigiert, daß sie
niedrig wird (s. Spannungspegel 5H und 6H).
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Wie
beschrieben, vergleicht die Phasensteuerschaltung 5 die
Sägezahnspannung
(dargestellt in Linie 7 von 3(D))
mit der Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 7. Wenn letztere
größer wird
als die erstere, wird ein Taktsignal (Zeitgebersignal) an die EIN-Signal-Ausgabeschaltung 9 geliefert und
die EIN-Signal-Ausgabeschaltung 9 sendet ein Gate-EIN-Signal, um den TRIAC
Q2 zu veranlassen, dem Motor M Strom zuzuführen.
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Die
Zündzeitsteuerung
wird so eingestellt, dass sie in der Sinuswelle (Wechselspannung)
früher eintritt,
wenn die vom Differentialverstärker 7 ausgegebene
Spannung ansteigt. Wenn die Zündzeitsteuerung
früher
wird, wird das Energie-Einschaltintervall für den Motor M verlängert und
der Motor M rotiert mit höherer
Geschwindigkeit.
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Da
die vom Differentialverstärker 7 ausgegebene
Spannung grundsätzlich
größer wird,
wenn die Soll-Geschwindigkeit ansteigt, wird das Energie-Einschaltintervall
für den
Motor M ausgedehnt. Falls die Ist-Motor-Arbeitsgeschwindigkeit niedriger
als die Soll-Geschwindigkeit ist, wird die Spannung so korrigiert,
dass sie höher
wird und das Energie-Einschaltintervall wird verlängert. Falls
die Ist-Motor-Arbeitsgeschwindigkeit schneller als die Soll-Geschwindigkeit wird,
wird die Spannung so korrigiert, dass sie niedriger und das Energie-Einschaltintervall
verkürzt wird.
Auf diese Weise wird die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M so
eingestellt, dass sie sich schnell der Soll-Geschwindigkeit anpasst,
die durch die Bedienungsperson eingestellt worden ist.
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Da
die vom Differentialverstärker 7 ausgegebene
Spannung abnimmt, wenn sich die Soll-Geschwindigkeit verringert, wird in ähnlicher
Weise das Energie-Einschaltintervall für den Motor M kürzer. Falls
die Ist-Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M größer ist als die Soll-Geschwindigkeit,
wird die Spannung so korrigiert, dass sie niedriger wird und das
Energie-Einschaltintervall
wird verkürzt.
Falls die Ist-Motor-Arbeitsgeschwindigkeit kleiner als die Soll-Geschwindigkeit
wird, wird die Spannung so korrigiert, dass sie höher wird
und das Energie-Einschaltintervall wird verlängert. Auf diese Weise wird
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors M so eingestellt, dass sie
mit der durch die Bedienungsperson eingestellten Soll-Geschwindigkeit übereinstimmt.
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Falls
der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit mit dem Kontakt B verbunden ist (EIN-Zustand
oder zweite Position des Schalters S3), wird die dem Differentialverstärker 7 zugeführte Spannung
zur Referenzspannung geteilt durch R15/(R17 + R16)). Falls R17 so
eingestellt worden ist, daß sein
Widerstandswert mit dem minimalen Widerstandswert von R5 übereinstimmt,
wird die Spannung an U11 gleich der Spannung, die erzeugt wird, wenn
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 auf die Seite der minimalen
Geschwindigkeit eingestellt ist.
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Wenn
deshalb der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit zum Kontakt B geschaltet ist, wird
die Spannung an U11 die gleiche, als wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 auf die minimale Geschwindigkeitsposition gestellt ist, unabhängig von
der Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2. Als Folge hiervon wird
die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M auf die minimale Geschwindigkeit
eingestellt.
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Der
Arbeitsvorgang der repräsentativen elektrischen
Polierwerkzeugs kann durch Verwendung der Schaltung nach 2 verbessert
werden. Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 wird üblicherweise
vorab auf die hohe Geschwindigkeitsposition eingestellt. Der Schalter
S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit wird nur betätigt, nachdem ein Wachsauftrag
durchgeführt
wurde mit der Folge eines Umschaltens auf die minimale Geschwindigkeit. So
kann die Bedienungsperson leicht, schnell und zuverlässig zwischen
einer geeigneten hohen und niedrigen Geschwindigkeit umschalten,
wenn ein Poliervorgang ausgeführt
wird.
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Es
wird nun anhand von 4 ein zweites Ausführungsbeispiel
der Steuerschaltung 1 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel
teilt viele sich überlappende
Schaltungen mit dem ersten Ausführungsbeispiel.
Deshalb werden nur die Schaltungen diskutiert, die sich von dem
ersten Ausführungsbeispiel
unterscheiden. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in 2 für entsprechende
Vorrichtungen in 4 benutzt.
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Wenn
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der
Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit geschlossen wird (EIN-Zustand),
wird ein Kurzschlusskreis realisiert, der den variablen Widerstand R5 überbrückt. Ähnlich zum
ersten Ausführungsbeispiel
wird dem Widerstand R16 eine negative Referenzspannung zugeführt und
der Widerstand R15 auf Masse gelegt. Falls der Kurzschlusskreis
vervollständigt
ist, wird die dem Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführte Spannung
minimiert. In anderen Worten, wenn der Schalter S3 in den EIN-Zustand
geschaltet wird, wird die dem Eingangsanschluss P11 zugeführte Spannung
der Spannung gleich, die erzeugt wird, wenn der Schalter S3 unterbrochen
ist (d.h. sich im AUS-Zustand befindet) und die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 wird auf die minimale Geschwindigkeitsposition eingestellt. Vorzugsweise
ist der minimale Widerstandswert des variablen Widerstandes R15
annähernd Null.
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Demzufolge
wird, wenn der Schalter S3 für die
feste Arbeitsgeschwindigkeit sich im EIN-Zustand befindet und der Kurzschlusskreis
vervollständigt
ist, eine Spannung erzeugt, die gleich der Spannung ist, welche
erzeugt wird, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 auf
die Position minimaler Geschwindigkeit gestellt ist. Diese Spannung
wird dem Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführt, unabhängig von
der Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2. Somit wird bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
die Arbeitsgeschwindigkeit auf die minimale Arbeitsgeschwindigkeit
des Kraftwerkzeuges eingestellt, wenn der Schalter S3 geschlossen
wird (d.h. sich im durchgeschalteten Zustand befindet). Bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel
einer in 5 dargestellten Poliermaschine
können
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 und der Schalter S3 durch ein
einziges Geschwindigkeitseinstellglied S2 des Wählscheibentyps ersetzt werden,
das so aufgebaut ist, daß es
sowohl einen Volumenschalter als auch einen EIN-/AUS-Kontaktschalter enthält. Die
vorliegende Vorrichtung mit einem einzigen Wählscheibentyp weist einen Kontaktschalter
(S3) und eine Volumenscheibe (S2) auf, die von einer ersten Position
aus gedreht werden kann, in der der variable Widerstand R5 einen
minimalen Widerstandswert (Position niedriger Geschwindigkeit) aufweist, über eine
zweite Position, in der der variable Widerstand R5 einen maximalen
Widerstandswert aufweist (Position hoher Geschwindigkeit) bis zu
einer dritten Position, die dem EIN-Zustand des Kontaktschalters
S3 entspricht. Der EIN-Zustand entspricht dem geschlossenen Zustand des
Schalters S3 von 4, in dem der Widerstandswert
der Soll-Geschwindigkeitssteuerschaltung minimiert ist. Damit wird
die Soll-Geschwindigkeit niedrig, wenn der Schalter S2 in die dritte
Position bewegt wird. Vorzugsweise sind die zweite und die dritte
Position sehr nahe nebeneinander angeordnet, so daß nur eine
kleine Verstellung erforderlich ist, um zwischen der zweiten und
der dritten Position zu schalten.
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Demgemäß wird bei
der normalen Betriebsweise ein Werkzeug mit einem Wählscheibenkontaktpunkt
und einem variablen Widerstand (R5) auf die hohe Geschwindigkeitsposition
(d.h. die zweite Position) eingestellt und die Arbeitsgeschwindigkeit wird
relativ hoch. Falls erforderlich, kann die Vorrichtung S2/S3 zur
dritten Position bewegt werden, die das Werkzeug in den Betrieb
niedriger Geschwindigkeit umschaltet. Es ist nur eine geringfügige Verstellung
der Wählscheibenvorrichtung
S2/S3 erforderlich, falls die zweite und die dritte Position nahe
beieinander liegen.
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Somit
können
bei Werkzeugen des zweiten Ausführungsbeispiels
eines Polierwerkzeugs die Funktionen der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2
und des Schalters S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit kombiniert werden zu einer einzigen Komponente,
um Aufbau und Betriebsweise zu vereinfachen.
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Es
wird nun anhand von 6 eine dritte repräsentative
Steuerschaltung beschrieben, bei der die voreingestellte Arbeitsgeschwindigkeit
auf die Maximalgeschwindigkeit eingestellt ist. Das dritte Ausführungsbeispiel
teilt mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel viele sich überlappende
Schaltkreise. Deshalb werden nur die Schaltkreise diskutiert, die
sich von der ersten und der zweiten repräsentativen Steuerschaltung
unterscheiden. Es werden in 6 für gleiche
Vorrichtungen die gleichen Bezugszeichen wie bei 2 und 4 benutzt.
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Falls
der Schalter S3 geöffnet
ist (d.h. sich im AUS-Zustand befindet), wird die Referenzspannung im
Verhältnis
(R15 + R5)/R8 geteilt. Die geteilte Referenzspannung wird dem Anschluss
P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführt. Der
Widerstandswert des variablen Widerstandes R5 wird relativ groß, wenn
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 zur Seite der niedrigen
Geschwindigkeit eingestellt wird und sie wird relativ klein, wenn
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 zur Seite der hohen Geschwindigkeit
eingestellt wird. Demzufolge wird die geteilte, dem Eingangsanschluss
P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführte Spannung
zu einer kleinen Spannung, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2
auf die Seite niedriger Geschwindigkeit eingestellt wird und sie
wird zu einer hohen Spannung, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 auf die Seite hoher Geschwindigkeit eingestellt wird. Somit wird, ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform,
die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M reduziert, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 auf die Seite niedriger Geschwindigkeit eingestellt wird und es
wird die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors M vergrößert, wenn
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 auf die Seite hoher Geschwindigkeit
eingestellt wird.
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Falls
der Schalter S3 für
die feste Arbeitsgeschwindigkeit geschlossen ist (d.h. sich im EIN-Zustand befindet),
ist der Widerstand R5 überbrückt und die
dem Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführte Spannung
ist die gleiche wie die Spannung, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 auf die Position maximaler Geschwindigkeit gestellt wäre. Somit
wird unabhängig
von der Wählscheibenposition
der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors M auf maximale Geschwindigkeit eingestellt. In 5 ist
die voreingestellte Arbeitsgeschwindigkeit auf die maximale Geschwin digkeit
gesetzt. Die Steuerschaltung von 6 kann eingebaut
werden in das Polierwerkzeug nach 1 oder das
Polierwerkzeug nach 5.
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Es
wird nun anhand von 7 eine vierte repräsentative
Steuerschaltung und anhand von 8 ein drittes
repräsentatives
Polierwerkzeug beschrieben. Durch Hinzufügen eines Transistors zur Spannungsteilerschaltung
des ersten Ausführungsbeispiels
werden bei den vierten Ausführungsbeispiel zwei
Funktionen geschaffen. Erstens kann die Maximalgeschwindigkeit eingestellt
werden durch eine durch die Bedienungsperson einstellbare Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2. Zweitens kann die Bedienungsperson die Arbeitsgeschwindigkeit
innerhalb der eingestellten Maximalgeschwindigkeit während des
Arbeitsvorgangs durch eine durch die Bedienungsperson einstellbare Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S4 einstellen. Drittens kann die Maximalgeschwindigkeit durch einen
Schalter S3 für
eine voreingestellte maximale Geschwindigkeit auf eine voreingestellte
maximale Geschwindigkeit geschaltet werden.
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Die
Schaltung nach 7 weist einen Schaltungsabschnitt
(links vom Transistor Q1) auf, der zur Schaltung des ersten Ausführungsbeispiels
hinzugefügt
ist. Falls der links vom Transistor Q1 befindliche Schaltungsabschnitt
nicht hinzugefügt
ist, würde
die geteilte, im Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführte Spannung
die negative Referenzspannung geteilt durch das Verhältnis R15/(R5 +
R16), wie bei der ersten Ausführungsform,
sein. Diese Spannung würde
ansteigen, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 zur Seite
hoher Geschwindigkeit verstellt werden würde und würde abnehmen, wenn eine Einstellung
zur Seite niedriger Geschwindigkeit vorgenommen werden würde.
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Bei
der vierten repräsentativen
Steuerschaltung nach 7 wird ein Transistor Q1 benutzt,
um die dem Eingangsanschluss P11 zugeführte Spannung auf eine Spannung
zu erniedrigen, die kleiner ist als die geteilte Spannung der ersten
repräsentativen
Ausführungsform.
Als Folge hiervon stellt die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 nicht die normale Arbeitsgeschwindigkeit des Kraftwerkzeuges ein,
sondern vielmehr die Maximalgeschwindigkeit. Deshalb ist bei dieser
Ausführungsform
die Einstellvorrichtung S2 keine Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus, sondern vielmehr
eine Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung mit einem Positionsaufrechterhaltungsmechanismus.
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Bei
elektrischen Werkzeugen dieser Ausführungsform ist der Schalter
(S1 + S4) von 8 sowohl ein Hauptschalter S1,
der das Werkzeug ein-/ausschaltet und ein Schalter S4, der den Widerstandswert
des variablen Widerstandes R18 entsprechend dem Einstellhub der
Bedienungsperson vergrößert oder
verkleinert. Der Schalter (S1 + S4) ist mittels einer Feder (nicht
dargestellt) vorgespannt, um in die AUS-Position zurückzukehren,
die die Ausgangsposition darstellt.
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Falls
die Bedienungsperson den Schalter (S1 + S4) von 8 leicht
bewegt, schaltet der Schalter S1 von 7 auf die
Position EIN. Falls der Schalter (S1 + 4) durchgedrückt wird,
bewegt sich die Bürste
des variablen Widerstandes R18 in 7 nach oben.
Falls der Druck auf den Schalter (S1 + S4) gelöst wird, bewegt sich die Bürste nach
unten. Wird kein Druck mehr ausgeübt, dann bewegt sich der Hauptschalter
S1 selbstverständlich
in die AUS-Position. Innerhalb der durch die Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 eingestellten maximalen Geschwindigkeit stellt der Schalter S4
die Position so ein, daß die
Bedienungsperson die Geschwindigkeit verstellen kann. Wenn der Schalter
S4 durch die Bedienungsperson nicht betätigt wird, kehrt er zufolge
der Vorspannkraft der Feder in die Ausgangsposition zurück.
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Bei
dieser Schaltung trägt
der Widerstandswert zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors
Q1 (im folgenden Transistorwiderstand genannt) zur Spannungsteilung
bei und stellt den Wert der Spannung am Knoten U11 ein.
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Der
Widerstandswert des Transistors Q11 ändert sich abhängig von
der Basisspannung des Transistors Q1, die durch den variablen Widerstand R18
geteilt wird. Falls die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4 leicht
bewegt wird, befindet sich die Bürstenposition
bei der Darstellung in 7 unten. Wenn die Basisspannung
abnimmt (der unteren Stelle des Widerstandes R18 wird eine negative
Referenzspannung zugeführt
und das obere Ende liegt auf Masse), dann wird der Widerstandswert
des Transistors Q1 kleiner. Falls die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S4 wesentlich bewegt wird, bewegt sich die Bürstenposition nach oben, die
Basisspannung wird höher
(nähert
sich der Massespannung) und der Transistorwiderstand steigt an.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
befindet sich vor der maximalen Einstellung der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S4 die Basisspannung ausreichend nahe an Massepotential, um den
Transistor Q1 auf AUS zu schalten oder vorzuspannen. Mit anderen
Worten wird der Widerstandswert im wesentlichen unendlich. Wenn
der Widerstandswert des Transistors Q1 im wesentlichen unendlich
ist, ist die Arbeitsweise der Steuerschaltung nach 7 die
gleiche wie die der Steuerschaltung nach 2.
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Falls
jedoch der Transistor Q1 leitend ist, wird eine Schaltung vervollständigt, die
parallel zur Reihenschaltung aus dem Widerstand R5 und dem Widerstand
R16 liegt. Somit nimmt die Spannung am Knoten U11 ab, wenn der Widerstandswert
des Transistors Q1 abnimmt.
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Wie
beschrieben, entspricht die Spannung am Knoten U11 der Sollspannung.
Wenn diese Spannung ansteigt, steigt die Soll-Rotationsgeschwindigkeit
an. Wenn diese Spannung abnimmt, nimmt die Soll-Rotationsgeschwindigkeit
ab. Wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4 so eingestellt wird,
daß der
Transistor Q1 im AUS-Zustand ist, wird die als Ergebnis der Position
der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 erzeugte Spannung
direkt an den Differentialverstärker 7 geliefert.
Wenn jedoch die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4 so eingestellt
wird, daß der
Widerstandswert des Transistors Q1 niedrig ist, ist die dem Eingangsanschluss P11
des Differentialverstärkers 7 zugeführte Spannung
niedriger als die Spannung, die durch die Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung S2
erzeugt wird.
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Wenn
die Position einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4, die einen
Rückführmechanismus
zur Ausgangsposition aufweist, in ihrem vollen Bereich bewegt wird,
wird der Transistorwiderstand unendlich und der Widerstandswert
des variablen Geschwindigkeitswiderstandes R5 bestimmt die Soll-Geschwindigkeit,
oder in anderen Worten, die Maximalgeschwindigkeit. Deshalb funktioniert
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 als Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung.
Andererseits führt
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4, die den Widerstandswert
des Transistors Q1 bestimmt, die Funktion einer Einstellung der
Rotationsgeschwindigkeit des Motors M innerhalb des Bereichs der
Maximalgeschwindigkeit aus, die durch die Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 geregelt wird. Natürlich
ist die dem Eingangsanschluss P11 des Differentialverstärkers 7 zugeführte Spannung
die Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung S2 repräsentierende
Spannung geteilt durch die Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S4. Zufolge der Existenz des Transistors Q1 wird die Spannung nicht
so korrigiert, daß sie
höher als
die im Falle von 2 erhaltene geteilte Spannung
ist und die Geschwindigkeit wird nicht so eingestellt, daß sie größer oder
gleich der durch die Position der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
S2 ausgewählten
Rotationsgeschwindigkeit ist.
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Wenn
die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4, die einen Rückkehrmechanismus
zur Ausgangslage enthält,
bewegt wird, falls die Basisspannung des Transistors Q1 plötzlich ansteigt,
wird dem Motor M plötzlich
ein großer
Strom zugeführt
und das Werkzeug beginnt zu vibrieren. Es ist jedoch vorzugsweise
eine Zeitkonstantenschaltung 23 vorhanden, die den Widerstand
R14 und den Kondensator 13 umfaßt, um die Basisspannung allmählich zu
erhöhen,
so daß die
Rotationsgeschwindigkeit des Motors M allmählich zunimmt, wenn die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S4 eingestellt wird.
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In
der Steuerschaltung nach 7 wird die Soll-Spannung in
der Spannung geteilt durch das Verhältnis von R15/(R5 + R16) (R5 ändert sich
gemäß der Position
der Maximalgeschwindigkeitseinstellvorrichtung S2) und außerdem geteilt
durch den sich ändernden
Widerstandswert zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors
Q1, der sich bestimmt auf der Grundlage der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
S4.
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Wenn
in diesem Fall der Schalter S3 zum B-Kontakt geschaltet wird, wird
die voreingestellte Spannung, wie im ersten Ausführungsbeispiel nach 2 beschrieben,
geteilt durch den Widerstandswert des Transistors Q1. Diese geteilte
Spannung wird dem Differentialverstärker 7 als für die Soll-Geschwindigkeit
repräsentative
Spannung zugeführt.
In diesem Fall wird die voreingestellte Spannung durch den Widerstandswert
geteilt, der bestimmt ist durch die Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4
und diese geteilte Spannung wird dann dem Differentialverstärker 7 zugeführt.
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Statt
der in 7 dargestellten Steuerschaltung ist es möglich, dem
Eingangsanschluss P11 die vorgegebene konstante Spannung zuzuführen, wenn der
Schalter S3 mit dem B-Kontakt verbunden ist: Diese modifizierte
elektrische Schaltung ist in 9 dargestellt.
In diesem Fall wird die vorgegebene konstante Spannung unabhängig von
der Position der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung S4 zugeführt. Gemäß dieser
Steuerschaltung funktioniert der Schalter S3 eher als Schalter für eine feste
Arbeitsgeschwindigkeit als als Schalter für die voreingestellte maximale
Geschwindigkeit.
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Obgleich
die vorliegende Lehre in besonderer Weise für elektrische Werkzeuge geeignet
ist, kann sie auch angewandt werden auf nicht elektrische Werkzeuge
wie pneumatische Schraubendreher, die unter Verwendung von Druckluft
arbeiten. In einem solchen Fall kann die vor liegende Lehre realisiert
werden unter Verwendung einer Steuerschaltung oder einer Computersteuerschaltung,
die ein elektromagnetisches Durchflussventil öffnet und schließt, um den
Zufluß der
Druckluft, die als Kraftquelle benutzt wird, zu steuern.
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Außerdem sind
im Rahmen der Erfindung verschiedene Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele
möglich.
So kann z.B. anstelle einer Wählscheibengeschwindigkeitseinstellvorrichtung,
wie sie in 1 gezeigt ist, irgendein Typ
einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung eingesetzt werden. Andere
Typen geeigneter, durch eine Bedienungsperson einstellbarer Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen
können
analoge Vorrichtungen enthalten, die auf eine Arbeitsgeschwindigkeit
innerhalb eines kontinuierlichen Bereiches der Arbeitsgeschwindigkeiten
einstellbar sind, oder digitale Vorrichtungen, die ausgehend von
einer diskreten Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit auf eine
Arbeitsgeschwindigkeit einstellbar sind.