DE202020104209U1

DE202020104209U1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE202020104209U1
Application number: DE202020104209.2U
Authority: DE
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2030-07-22

Abstract

Schaltungsanordnung (10) für eine Bohrmaschine (1), insbesondere für eine Magnetkernbohrmaschine (2), mit einem Motorkreis (11) zur Ansteuerung und Spannungsversorgung eines Antriebsmotors (5) sowie mit einem Magnetkreis (12) zur Ansteuerung und Spannungsversorgung mindestens einer Magnetspule (8), die in einem Magnetfuß (7) der Bohrmaschine (1) aufgenommen ist zum lösbaren Befestigen der Bohrmaschine (1) an einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinkreis des Motorkreises (11) und der Hinkreis des Magnetkreises (12) voneinander entkoppelt sind und dass der Motorkreis (11) und der Magnetkreis (12) einen gemeinsamen Rückkreis aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Bohrmaschine, insbesondere für eine Magnetkernbohrmaschine, mit einem Motorkreis zur Ansteuerung und Spannungsversorgung eines Antriebsmotors sowie mit einem Magnetkreis zur Ansteuerung und Spannungsversorgung mindestens einer Magnetspule, die in einem Magnetfuß der Bohrmaschine aufgenommen ist zum lösbaren Befestigen der Bohrmaschine an einer Oberfläche.
Zum Bohren von Löchern mit großen Durchmessern in Stahlblechen oder Stahlträgern werden üblicherweise nicht handgeführte Bohrmaschinen mit einem Spiralbohrer, sondern Bohrmaschinen mit einer Kernbohrkrone verwendet. Diese als Magnetkernbohrmaschinen bezeichneten Bohrmaschinen werden dabei mittels eines Magnetfußes auf dem Werkstück befestigt und die Bohrkrone wird dann automatisch oder manuell vorgetrieben. Durch die Kernbohrkrone, die eine hohlzylindrische Form hat, muss dabei nicht das Material des kompletten Lochdurchmessers aufgebohrt werden, sondern es wird letztlich durch die Schneide der Kernbohrkrone nur ein Hohlzylinder ausgeschnitten. Der zylinderförmige Rest fällt dann aus dem Stahlblech heraus oder bleibt in der Kernbohrkrone hängen.
Bei Magnetkernbohrmaschinen mit bürstenlosem Antriebsmotor, beispielsweise bei einem elektrisch kommutierten Antriebsmotor (EC-Motor) kommen in der Regel Umrichter mit einem Spannungszwischenkreis zum Einsatz. Dabei hat es sich jedoch als problematisch erwiesen, wenn die Spannungsversorgung des Antriebsmotors auch für die Spannungsversorgung des Magnetfußes verwendet wird. Aufgrund der drehzahl-, last- und kapazitätsabhängigen Modulation der Zwischenkreisspannung durch den Antrieb wird nämlich die Haltekraft des Magnetfußes in unerwünschter Weise ebenfalls moduliert. Dadurch besteht die Gefahr, dass sich die Magnetkernbohrmaschine insbesondere bei Überkopfarbeiten von dem zu bearbeitenden Werkstück löst, was zu Verletzungen des Benutzers führen kann. Eine Modulation des Stromes im Magnetfuß zur Kompensation der Lastschwankungen im Antrieb ist mit höherem Schaltungs- und Regelungsaufwand verbunden. Zudem werden dazu abweichende Wicklungen und somit zusätzliche Varianten von Magnetfüßen benötigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu reduzieren und eine verbesserte Schaltungsanordnung für eine Bohrmaschine bereitzustellen. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bohrmaschine bereitzustellen.
Der die Schaltungsanordnung betreffende Teil der Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Hinkreis des Motorkreises und der Hinkreis des Magnetkreises voneinander entkoppelt sind und dass der Motorkreis und der Magnetkreis einen gemeinsamen Rückkreis aufweisen.
Hierdurch wird sichergestellt, dass in dem Magnetkreis stets eine konstante Spannung bereitgestellt werden kann, wodurch die Magnetkraft des Magnetfußes konstant bleibt und zwar auch dann, wenn im Spannungsverlauf des Motorkreises Schwankungen auftreten sollten. Indem der Magnetkreis und der Motorkreis beide einen gemeinsamen Rückkreis aufweisen wird zudem noch sichergestellt, dass der Magnetkreis und der Motorkreis beide dasselbe Bezugspotential aufweisen. Hierdurch können Sensoren, die in den Motorkreis und in den Magnetkreis der Schaltungsanordnung integriert sind, vom gleichem Controller ausgewertet werden.
Für die Spannungsversorgung des Motorkreises hat es sich dann auch als besonders günstig erwiesen, wenn dem Motorkreis ein Brückengleichrichter zugeordnet ist.
Die Entkoppelung des Motorkreises von dem Magnetkreis lässt sich besonders einfach realisieren, wenn der Hinkreis des Magnetkreises eine Halbbrücke umfasst. In diesem Zusammenhang hat es sich dann auch als günstig erwiesen, wenn die Halbbrücke als obere Halbbrücke parallel zu der oberen Halbbrücke des Brückengleichrichters im Motorkreis angeordnet ist. Unter dem Begriff „oberer Halbbrücke“ versteht man dabei im Rahmen der Erfindung die Halbbrücke des Brückengleichrichters, deren Ausgang eine positive Gleichspannung aufweist.
Eine kostengünstige Schaltung lässt sich insbesondere dadurch realisieren, wenn die Halbbrücke eine erste Diode und eine zweite Diode umfasst.
Hierbei hat es sich dann auch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Spannungsfestigkeit der ersten Diode und/oder der zweiten Diode 700 V oder mehr, bevorzugt 800 V oder mehr und besonders bevorzugt 900 V oder mehr und weiterhin vorzugsweise 1.300 V oder weniger und bevorzugt 1.200 V oder weniger und besonders bevorzugt 1.100 V oder weniger und ganz besonders bevorzugt 1.000 V beträgt.
Als günstig hat es sich auch gezeigt, wenn dem Magnetkreis eine schaltbare Brücke zugeordnet ist. Durch die schaltbare Brücke, die in einer bevorzugten Ausführungsform aus vier Schaltelementen besteht, kann eine Magnetstromüberwachung erreicht werden. Zudem ist es hierdurch möglich, die Magnetkraft und damit die Haltekraft des Magnetfußes der Bohrmaschine einzustellen und beispielsweise zu reduzieren, um es dem Nutzer zu ermöglichen, die Bohrmaschine auf dem Werkstück zu verschieben oder auszurichten. Zudem ermöglicht die schaltbare Brücke im Magnetkreis eine gezielte Demagnetisierung des Magnetfußes, wodurch sich für den Nutzer die Möglichkeit bietet, die Bohrmaschine schneller von dem Werkstück abnehmen zu können, nachdem er die Magnetkernbohrmaschine abgeschaltet hat.
Wenn dem Magnetkreis ein Magnet-Glättungskondensator zugeordnet ist, können Schwankungen innerhalb der Haltekraft weiter reduziert werden. Dieser Glättungskondensator wird in der vorliegenden Erfindung nicht durch den Motorkreis belastet.
Die die Bohrmaschine betreffende Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Bohrmaschine, insbesondere durch eine Magnetkernbohrmaschine, mit einem in einem Motorgehäuse aufgenommenen Antriebsmotor zum Antreiben eines in einer Werkzeugaufnahme aufgenommenen Werkzeugs, mit einem mindestens eine Magnetspule aufweisenden Magnetfuß zum lösbaren Befestigen der Bohrmaschine an einer Oberfläche, sowie mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Hierdurch wird eine Bohrmaschine bereitgestellt, bei der die die Haltekraft des Magnetfußes unabhängig von den Schwankungen im Motorkreis ist.
Als günstig hat es sich hierbei auch gezeigt, wenn der Antriebsmotor als ein elektrisch kommutierter Motor ausgeführt ist. Dieser auch als EC-Motor bezeichnete Antriebsmotor hat den Vorteil, dass dieser sehr kompakt gebaut werden kann und gleichzeitig eine große Kraftentfaltung hat.
Im Folgenden wird die Erfindung an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Bohrmaschine, und
2 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung der Bohrmaschine.

1 zeigt in einer teilgeschnittenen, perspektivischen Ansicht eine Bohrmaschine 1, genauer eine Magnetkernbohrmaschine 2. Diese Magnetkernbohrmaschine 2 weist ein in einer Werkzeugaufnahme 3 aufgenommenes Werkzeug 4 auf, das mit einem Antriebsmotor 5 angetrieben werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor 5 als ein EC-Motor ausgeführt und in einem Motorgehäuse 6 der Magnetkernbohrmaschine 2 aufgenommen. Der 1 ist zudem noch zu entnehmen, dass die Magnetkernbohrmaschine 2 einen Magnetfuß 7 aufweist, mit dem die Magnetkernbohrmaschine 2 an einem Werkstück befestigt werden kann. In dem Magnetfuß 7 sind dabei zwei Magnetspulen 8 aufgenommen, die jeweils einen Elektromagneten 9 bilden, um die Magnetkernbohrmaschine 2 an einem zu bearbeitenden Werkstück befestigen zu können. Durch die Drehung eines Handgriffes 30 kann der Nutzer die Werkzeugaufnahme 3 - in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zusammen mit dem Antriebsmotor 5 - gegenüber dem Magnetfuß 7 verstellen.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 10 der Bohrmaschine 1. Diese Schaltungsanordnung 10 umfasst einen Motorkreis 11 zur Ansteuerung und Spannungsversorgung des Antriebsmotors 5 sowie einen Magnetkreis 12 zur Ansteuerung und Spannungsversorgung der Magnetspulen 8 des Magnetfußes 7. Der Motorkreis 11 und der Magnetkreis 12 weisen eine gemeinsame Spannungsquelle 13 - vorliegend eine Netzspannungsquelle - auf, die über einen Netzfilter 14 und eine Sicherung 15 mit diesen verbunden ist. Der Hinkreis des Motorkreises 11 und der Hinkreis des Magnetkreises 12 sind dabei voneinander getrennt, während der Motorkreis 11 und der Magnetkreis 12 einen gemeinsamen Rückkreis aufweisen. Durch diese Trennung, die in der 2 durch die gestrichelte Linie 16 angedeutet ist, wird erreicht, dass die Spannung des Magnetkreises 12 konstant gehalten werden kann, wodurch eine Abschwächung der Haltekraft des Magnetfußes 7 verhindert wird, wenn die Spannung des Antriebsmotors 5 bei der Bearbeitung des Werkstückes abfallen sollte.
Die Spannungsquelle 13 der Schaltungsanordnung 10 speist im Motorkreis 11 eine Spannungsversorgung 17 und eine Ladeschaltung 18. Zudem umfasst der Motorkreis 11 noch eine Motor-Treiberstufe 19 und eine Motor-Leistungsstufe 20 für den Antriebsmotor 5 sowie einen Motor-Glättungskondensator 21. Während in dem Motorkreis 11 ein Brückengleichrichter 22 angeordnet ist, umfasst der Hinkreis des Magnetkreises 12 lediglich eine obere Halbbrücke 23, die parallel zu dem Ausgang des Brückengleichrichters 22 mit positiver Gleichspannung angeordnet ist, die die obere Halbbrücke 22.1 des Brückengleichrichters 22 darstellt. Diese Halbbrücke 23 innerhalb des Hinkreises des Magnetkreises 12 umfasst eine erste Diode 24 und eine zweite Diode 25, deren Spannungsfestigkeit jeweils rund 1.000 V betragen. Der Rückkreis des Magnetkreises 12 ist hingegen wieder identisch mit dem Rückkreis des Motorkreises 11, verläuft also ebenfalls durch die untere Halbbrücke 22.2 des Brückengleichrichters 22. Wie der 2 weiter entnommen werden kann, ist dem Magnetkreis 12 auch noch eine schaltbare Brücke 26 zugeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier Schaltelementen 27 besteht. Durch die schaltbare Brücke 26 kann der Strom der Magnetspulen 8 kontrolliert werden und es ist hierdurch außerdem möglich, die Magnetkraft und damit die Haltekraft des Magnetfußes 7 der Bohrmaschine 1 zu variieren. Zudem ermöglicht die schaltbare Brücke 26, die eine Magnet-Leistungsstufe bildet, im Magnetkreis 12 eine gezielte Demagnetisierung des Magnetfußes 7, wodurch es für den Nutzer möglich ist, die Bohrmaschine 1 leichter von dem Werkstück abnehmen zu können, nachdem dieser ein Loch gebohrt hat. Der Magnetkreis 12 umfasst zudem noch einen Magnet-Glättungskondensator 28 und eine Magnet-Treiberstufe 29.
Bezugszeichenliste

1: Bohrmaschine
2: Magnetkernbohrmaschine
3: Werkzeugaufnahme
4: Werkzeug
5: Antriebsmotor
6: Motorgehäuse
7: Magnetfuß
8: Magnetspule
9: Elektromagnet
10: Schaltungsanordnung
11: Motorkreis
12: Magnetkreis
13: Spannungsquelle
14: Netzfilter
15: Sicherung
16: Trennung
17: Spannungsversorgung
18: Ladeschaltung
19: Motor-Treiberstufe
20: Motor-Leistungsstufe
21: Motor-Glättungskondensator
22: Brückengleichrichter
22.1: obere Halbbrücke
22.2: untere Halbbrücke
23: obere Halbbrücke
24: erste Diode
25: zweite Diode
26: schaltbare Brücke
27: Schaltelement
28: Magnet-Glättungskondensator
29: Magnet-Treiberstufe
30: Handgriff

Claims

Schaltungsanordnung (10) für eine Bohrmaschine (1), insbesondere für eine Magnetkernbohrmaschine (2), mit einem Motorkreis (11) zur Ansteuerung und Spannungsversorgung eines Antriebsmotors (5) sowie mit einem Magnetkreis (12) zur Ansteuerung und Spannungsversorgung mindestens einer Magnetspule (8), die in einem Magnetfuß (7) der Bohrmaschine (1) aufgenommen ist zum lösbaren Befestigen der Bohrmaschine (1) an einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinkreis des Motorkreises (11) und der Hinkreis des Magnetkreises (12) voneinander entkoppelt sind und dass der Motorkreis (11) und der Magnetkreis (12) einen gemeinsamen Rückkreis aufweisen.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Motorkreis (11) ein Brückengleichrichter (22) zugeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinkreis des Magnetkreises (12) eine Halbbrücke (23) umfasst.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbbrücke (23) parallel zu der oberen Halbbrücke (22.1) des Brückengleichrichters (22) im Motorkreis angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbbrücke (23) eine erste Diode (24) und eine zweite Diode (25) umfasst.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsfestigkeit der ersten Diode (24) und/oder der zweiten Diode (25) 700 V oder mehr, bevorzugt 800 V oder mehr und besonders bevorzugt 900 V oder mehr und weiterhin vorzugsweise 1.300 V oder weniger und bevorzugt 1.200 V oder weniger und besonders bevorzugt 1.100 V oder weniger und ganz besonders bevorzugt 1.000 V beträgt.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Magnetkreis (12) eine schaltbare Brücke (26) zugeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Magnetkreis (12) ein Magnet-Glättungskondensator (28) zugeordnet ist.
Bohrmaschine (1), insbesondere Magnetkernbohrmaschine (2), mit einem in einem Motorgehäuse (6) aufgenommenen Antriebsmotor (5) zum Antreiben eines in einer Werkzeugaufnahme (3) aufgenommenen Werkzeugs (4), mit einem mindestens eine Magnetspule (8) aufweisenden Magnetfuß (7) zum lösbaren Befestigen der Bohrmaschine (1) an einer Oberfläche, sowie mit einer Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Bohrmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) als ein elektrisch kommutierter Motor ausgeführt ist.