DE2202872C3 - Elektrowerkzeug, insbesondere Schleifwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug, insbesondere Schleifwerkzeug, mit einem Reihenschlußmotor, mit einem Getriebe zwischen der Motorwelle und der Werkzeugspindel und mit einer elektronischen Einrichtung zur Stabilisierung der Drehzahl der Werkzeugspindel über einen bestimmten Bereich des Lastdrehmoments.

Es ist bei Elektrowerkzeugen dieser Art bekannt, die Speisespannung des Antriebsmotors über ein elektronisches Regelgerät mit Halbleiterbauelementen bei zunehmender Last bis zur Netzspannung zu erhöhen. Dabei hält das Regelgerät bei einer Netzspannung von z. B. 220 V die Speisespannung im Leerlauf des Antriebsmotors auf etwa 155 V und bei ansteigender Last, bei der die Drehzahl abfallen würde, wird die Speisespannung so weit nachgeregelt, daß die Drehzahl stabilisiert ist, d. h. etwa konstant bleibt. Nach dem Erreichen der Netzspannung fällt bei weiterer Belastung die Drehzahl entsprechenc der Motorkennlinie ab. Insbesondere bei Schleifwerkzeugen ist wegen der Gefahr des Zerplatzens des Schleifkörpers infolge hoher Fliehkräfte eine maximal zulässige Drehzahl vorgeschrieben, an die die Lastlaufdrehzahl mittels des Regelgerätes möglichst nahe herangelegt wird. Die Halbleiterbauelemente des Regelgerätes lassen jedoch bei einem Ausfall, z. B. durch Kurzschluß, die Netzspannung voll durch, so daß die Drehzahl des Antriebsmotors im Leerlauf weit über die zulässige Drehzahl hinausgeht, was zur Gefährdung einer Bedienungsperson führt. Als Schutz gegen eine über die zulässige Drehzahl hinausgehende Drehzahl bei Ausfall eines Halbleiterbauelementes sind daher z. B. Fliehkraftschalter oder zusätzliche elektronische Schalteinrichtungen bekannt, die bei einem Ansteigen der Drehzahl im Leerlauf über den maximal zulässigen Wert den Antriebsmotor vom Netz trennen. Derartige zusätzliche Bauteile sind jedoch sehr aufwendig, verteuern die Herstellung eines Elektrowerkzeuges beträchtlich und gewahrleisten dennoch keine absolute Sicherheit gegen unzulässig hohe Drehzahlen des Schleifkörpers,

Aus der DT-OS 17 63 279 ist noch ein Elektrowerkzeug bekannt mit einem Lüfterrad mit Windflügeln, durch die eine Begrenzung der maximalen Leerlaufdrehzahl bewirkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bei allen Betriebszuständen betriebssicheres Elektrowerkzeug mit einfachem und robustem Schaltungsaufbau zu schaffen, so daß insbesondere keine Gefährdung der Bedienungsperson durch Werkzeugbruchstücke auftreten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Übersetzungsverhältnis des Getriebes so gewählt ist, daß beim Ausfall der elektronischen Einrichtung und bei voller Netzspannung an den Motorwicklungen die Drehzahl der Werkzeugspindel infolge der im Getriebe entstehenden Verluste bei Leerlauf höchstens den maximal zulässigen Wert erreicht. Dadurch ist eine absolute Sicherheit gegen unzulässig hohe Drehzahlen der Weikzeugspindel gegeben, so daß die Bedienungsperson nicht gefährdet werden kann. Das Elektrowerkzeug kann einfach und robust im Schaltungsaufbau gestaltet sein, es sind keine zusätzlichen Bauteile, die das Elektrowerkzeug verteuern könnten, erforderlich. Im besonderen weist die Motorwelle bei Ausfall der elektronischen Einrichtung und bei einer an die Motorwicklungen angelegten Spannung von 22OV im Leerlauf eine Drehzahl von etwa 30 000 U/min auf, das Übersetzungsverhältnis zwischen der Motorwelle und der Werkzeugspindel beträgt etwa 3,5, so daß die Werkzeugspindeldrehzahl bei etwa 8 600 U/min liegt. Diese Drehzahl ergibt bei üblichen Schleifscheibendurchmessern eine noch zulässige Umfangsgeschwindigkeit. Vorteilhafterweise weist die Motorwelle bei in Funktion befindlicher elektronischer Einrichtung im Leerlauf eine Drehzahl von etwa 21500 U/min auf. Diese Drehzahl hat sich bei Versuchen als sehr günstig erwiesen, da bei dieser die Lager der Motorwelle eine praxisgere:hte Lebensdauer aufweisen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Winkelschleif maschine näher erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Winkelschleifmaschine und

F i g. 2 den Kennlinienverlauf der mit der Einrichtung erzielbaren Drehzahl in Abhängigkeit vom Lastmoment der Winkelschleifmaschine.

Die in der F i g. 1 dargestellte Winkelschleifmaschine wird von einem innerhalb eines Gehäuses 1 angeordneten, als Reihenschlußmotor ausgebildeten Elektromotor 2 angetrieben. Dieser treibt über seine Motorwelle 12 und über ein in einem Gehäuse 3 angeordnetes Winkelgetriebe 4 eine auf der Werkzeugspindel 5 befestigte Schleifscheibe 6, die von einer Schutzhaube 7 teilweise umgeben ist. Das Übersetzungsverhältnis zwisdhen der Motorwelle 12 und der Werkzeugspindel 5 beträgt 3,5. In einem als Handgriff ausgebildeten Gehäuse 8 ist eine elektronische Einrichtung 9 angeordnet, die im wesentlichen zur Stabilisierung der Drehzahl der Werkzeugspindel über einen bestimmten Bereich des Lastdrehmomentes der Winkelschleifmaschine dient. Die stabilisierte Drehzahl der Motorwelle 12 beträgt etwa 21500 U/min, so daß bei dem

Übersetzungsverhältnis von 3,5 die stabilisierte Drehzahl der Werkzeugspindel etwa 6100 U/min beträgt Am Ende 10 des Gehäuses 8 ist eine elektrische Zuleitung 11 befestigt, die die Einrichtung 9 mit der Netzspannung, im vorliegenden Falle 220 V, speist Senkrecht zur Motorwelle 12 ist ein nicht dargestellte! zweiter Handgriff am Gehäuse 1 befestigt.

Da ein fester Zusammenhang zwischen der Drehzahl und dem Motorstrom des Elektromotors 2 besteht, ist die elektronische Einrichtung 9 so ausgelegt, daß über einen bestimmten Drehmomentenbereich die Drehzahl der Werkzeugspindel 5 annähernd konstant bleibt, wie es die Kennlinie II in Fig.2 zeigt. Wenn die elektronische Einrichtung 9 voll aufgesteuert ist, d.h. der Elektromotor 2 an der Netzspannung von 220 V liegt, geht die Kennlinie in die Reihenschlußkennlinie III über. Solange die Werkzeuspindel 5 der Winkelschleifmaschine im Leerlauf betrieben wird, ist die Stromaufnahme durch die elektronische Einrichtung 9 begrenzt. Würde der Elektromotor 2 nur im Halbwellenbetrieb betrieben, so würde die Drehzahl in Abhängigkeit vom Lastdrehmoment nach der in F i g. 2 mit I bezeichneten Kurve verlaufen.

Bei Schleifwerkzeugen beträgt die maximal zulässige Umfangsgeschwindigkeit 80 m/sec. Bei einem Durchmesser der Schleifscheibe von 180 mm entspricht dies einer Drehzahl von 8600 U/min, Durch die Art des Elektromotors 2 und das gewählte Übersetzungsverhältnis von 3,5 ergibt sich der durch die Kurve III in Fig.2 dargestellte Drehmomenten-Drehzahlverlauf. Daraus ist erkennbar, daß bei Ausfall der elektronischen Einrichtung 9, also z. B. bei Kurzschluß eines Gleichrichters od. dgl., bei einer Netzspannung von 220 V und Leerlauf gerade die maximal zulässige Drehzahl erreicht wird. Die Kurve IV zeigt die Kennlinie der Motorwelle 12, die ohne die elektronische Einrichtung 9 im Leerlauf eine Drehzahl von etwa 30 000 U/min erreichen würde und mit der elektronischen Einrichtung 9 eine maximale Leerlaufdrehzahl von etwa 21 500 U/min aufweist, die aus mechanischen Verschleißgründen nicht überschritten werden sollte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Elektrowerkzeug, insbesondere Schleifwerkzeug, mit einem Reihenschlußmotor, mit einem Getriebe zwischen der Motorwelle und der Werkzeugspindel und mit einer elektronischen Einrichtung zur Stabilisierung der Drehzahl der Werkzeugspindel über einen bestimmten Bereich des Lastdrehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (4) so gewählt ist, daß beim Ausfall der elektronischen Einrichtung (9) und bei voller Netzspannung an den Motorwicklungen (16, 20, 21) die Drehzahl der Werkzeugspindel (5) infolge der im Getriebe >5 entstehenden Verluste bei Leerlauf höchstens den maximal zulässigen Werterreicht.

2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (12) bei Ausfall der elektronischen Einrichtung (9) und bei einer an die Motorwicklungen (16, 20, 21) angelegten Spannung von 220 V im Leerlauf eine Drehzahl von etwa 30 000 U/min aufweist und das Übersetzungsverhältnis zwischen der Motorwelle (12) und der Werkzeugspindel (5) etwa 3,5 beträgt.

3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (12) bei in Funktion befindlicher elektronischer Einrichtung (9) im Leerlauf eine Drehzahl von etwa 21 500 U/min aufweist.