DE1230487B

DE1230487B - Drehzahlumschaltbares elektrisches Handwerkzeug

Info

Publication number: DE1230487B
Application number: DEL43934A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Moeller
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-01-17
Filing date: 1963-01-17
Publication date: 1966-12-15

Description

Drehzahlumschaltbares elektrisches Handwerkzeug Bei elektromotorisch angetriebenen Handwerkzeugen, wie beispielsweise Handbohrmaschinen, ist oft eine Umschaltmöglichkeit zur Änderung der Drehzahl und einer damit verbundenen Änderung des an der Bohrspindel zur Verfügung stehenden Drehmoments erwünscht, damit Drehzahl und Drehmoment dem Durchmesser des jeweils verwendeten Bohrers angepaßt werden können.
Bei den bekannten Anordnungen rüstet man zur Erreichung dieses Zieles die Bohrmaschinen mit einem Schaltgetriebe aus. Setzt man für diesen Fall des umschaltbaren Getriebes bei den verschiedenen Schaltstellungen eine konstante Drehzahl und Leistung des Antriebsmotors voraus, so ändert sich durch den Umschaltvorgang das zur Verfügung stehende Drehmoment M umgekehrt proportional mit der Drehzahl n, d. h. n.: ni=Mi : M2. Dieses Verhalten ist für den Bohrbetrieb erwünscht, da man für alle vorkommenden Bohrerdurchmesser etwa gleiche Schnittgeschwindigkeit am Bohrerumfang beibehalten möchte und da außerdem Bohrer größeren Durchmessers naturgemäß höhere Drehmomente erfordern als solche von geringerem Durchmesser.
Drehzahlumschaltbare Getriebe verursachen allerdings relativ hohe Herstellungskosten, und so geht die Erfindung von der Aufgabenstellung aus, eine Drehzahlumschaltmöglichkeit für elektromotorisch betriebene Handwerkzeuge zu schaffen, die etwa die gleichen vorteilhaften Eigenschaften aufweist wie ein umschaltbares Getriebe, jedoch billiger und einfacher zu verwirklichen ist als ein solches Getriebe.
Die Erfindung bezieht sich auf ein drehzahlumschaltbares, mit einem Universalmotor ausgerüstetes elektrisches Handwerkzeug, insbesondere Handbohrmaschine für mindestens zwei unterschiedliche Abtriebsdrehzahlen, bei dem die Drehzahlumschaltung durch Ändern der Erregerfeldstärke infolge Abschaltung oder Zuschaltung eines Teils aller Erregerwindungen mittels an der Feldwicklung angebrachter Anzapfungen erfolgt.
Bei den bisher bekannten Maßnahmen zur Drehzahlumschaltung von Reihenschlußmotoren ging man von dem Gedanken aus, daß man für solche Arbeiten, die eine relativ niedrige Leistung erfordern, die Drehzahl des Antriebsmotors durch Erhöhung der Erregerwindungszahl herabsetzt. Hierbei wird zwar die Motordrehzahl durch Ändern der Erregung variiert, jedoch ändert sich damit auch die Leistung des Motors in der Weise, daß für die verschiedenen Arbeiten ein stets konstantes Drehmoment zur Verfügung steht. Für eine elektrische Handbohrmaschine z. B. ist aber ein .derartiges Verhalten ungünstig, denn bei Bohrern größeren Durchmessers benötigt man eine kleinere Drehzahl bei entsprechend erhöhtem Drehmoment und umgekehrt. Es ist daher bei den verschiedenen Schaltstellungen, im Gegensatz zu den bekannten Maßnahmen, bei denen das Drehmoment konstant bleibt, eine konstante Leistung zu fordern.
Diese Forderung wird bei einem Handwerkzeug der oben beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich die kleinste Drehzahl zur größten verhält wie etwa 1:1,5 und die Feldwicklung so ausgelegt ist, daß der Motor in dem ganzen Drehzahlregelbereich eine konstante Leistung abgeben kann.
Ein solcher relativ kleiner Drehzahlregelbereich ist für Handbohrmaschinen ausreichend, denn es ist damit bereits möglich, Bohrer von z. B. einmal 6 mm Durchmesser und zum anderen von 9 mm Durchmesser in optimaler Weise einzusetzen. Die Abschaltung oder Zuschaltung eines Teils aller Erregerwindungen kann entweder dadurch verwirklicht werden, daß man die Feldspulen des Universalmotors mit Anzapfungen versieht oder in an sich bekannter Weise durch Parallelschalten beider vorher in Reihe geschalteter Feldspulen oder auch in ebenfalls an sich bekannter Weise durch Abschalten oder Zuschalten einer der beiden in Reihe liegenden Feldspulen. Da das Drehmoment eines solchen Motors bei konstantem Ankerstrom dem magnetischen Fluß proportional ist, während die Drehzahl dem Fluß umgekehrt proportional ist, bleibt also die abgegebene Leistung, die dem Produkt aus Drehmoment und Drehzahl entspricht, bei den verschiedenen Drehzahlen konstant. Es steht also hier genau wie beim umschaltbaren Getriebe beim Bohren mit Bohrern größeren Durchmessers eine erwünschte niedrige Drehzahl bei entsprechend großem Drehmoment und umgekehrt bei Verwendung kleinerer Bohrer eine höhere Drehzahl mit verringertem Drehmoment zur Verfügung.
Mit einer Anordnung gemäß der Erfindung, durch die sich ein Drehzahlregelbereich von etwa 1:1,5 verwirklichen läßt, sind die Grenzen dieses Regelbereiches, in dem der Motor mit konstanter Leistung arbeitet, gegeben durch die zulässige Erwärmung und überlastbarkeit einerseits und durch die Kommutierung andererseits. Die niedrigste Drehzahl ist nach unten begrenzt erstens durch die Erwärmung der Maschine, die sich sowohl aus der schlechteren Kühlung infolge niedriger Lüfterdrehzahl als auch aus den höheren Kupferverlusten 12R entsprechend der hierbei eingeschalteten hohen Erregerwindungszahl ergibt, außerdem dadurch, daß die überlastbarkeit solcher Maschinen mit zunehmender Erregung abnimmt. Der höheren Drehzahl sind nach oben durch Kommutierungsschwierigkeiten Grenzen gesetzt.
Die in der Beschreibung am Beispiel einer elektromotorisch betriebenen Handbohrmaschine geschilderte Wirkungsweise der Erfindung gilt sinngemäß natürlich auch für andere elektrische Handwerkzeuge, bei denen Drehzahlumschaltmöglichkeiten erwünscht sind, wie beispielsweise Schleifmaschinen. Bei diesen werden z. B. durch Verschleiß sich verringernde Schleifscheibendurchmesser durch Einstellen höherer Drehzahlen kompensiert.

Claims

Patentansprüche: 1. Drehzahlumschaltbares, mit einem Universalmotor ausgerüstetes elektrisches Handwerkzeug, insbesondere Handbohrmaschine für mindestens zwei unterschiedliche Abtriebsdrehzahlen, bei dem die Drehzahlumschaltungen durch Ändern der Erregerfeldstärke infolge Abschaltung oder Zuschaltung eines Teils aller Erregerwindungen mittels an der Feldwicklung angebrachter Anzapfungenerfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kleinste Drehzahl zur größten verhält wie etwa 1:1,5 und die Feldwicklung so ausgelegt ist, daß der Motor in dem ganzen Drehzahlregelbereich eine konstante Leistung abgeben kann.
2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahländerung durch Parallelschalten beider vorher in Reihe geschalteter Feldspulen oder umgekehrt erzielbar ist.
3. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlumschaltung durch Abschalten bzw. Zuschalten einer der beiden in Reihe liegenden Feldspulen geschieht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 34 450; französische Patentschriften Nr. 554 030, 951525, 1011723.