DE2324174A1

DE2324174A1 - Elektromotorisch angetriebene handbohrmaschine mit regelbarer drehzahl

Info

Publication number: DE2324174A1
Application number: DE19732324174
Authority: DE
Inventors: Diedrich Holzwarth; Gerhard Rumpp; Jun Albrecht Schnizler
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 1973-05-12
Filing date: 1973-05-12
Publication date: 1974-11-28
Also published as: GB1434474A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Ηεηε Langosch Di.-hiy. Heinz Hosenthien

7000 Stuttgart 1 "-»erdweg υ? Telefon (C711) 296523

Anmelderin :

Metabowerke KG

Closs, Rauch & Schnizler

7440 Nürtingen /Württ.

Max-Eyth-Strasse 10

Elektromotorisch angetriebene Handbohrmaschine mit regelbarer Drehzahl · .

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Handbohrmaschine mit regelbarer Drehzahl, wobei diese mittels einer Drehzahl-Regelelektronik einstellbar ist und in einem pistolenförmigen Handgriff ein Drückerschalter angeordnet ist, mit dem eine Anbohrdrehzahl und eine Arbeitsdrehzahl einschaltbar ist.

Bei einer bekannten solchen Bohrmaschine ist eine bestimmte nicht veränderliche Anbohrdrehzahl vorgesehen, die durch

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eine elektronische Regelung unabhängig von der Belastung konstant gehalten wird. Beim Festklemmen des Bohrers besteht dabei ein Unfallrisiko, da durch die Drehzahlregelung ein starker Anstieg des Drehmoments erfolgt, durch das der Bedienungsperson die Maschine leicht aus der Hand gerissen werden kann. Hinzu kommt bei einem plötzlichen starken Drehmomentanstieg die Gefahr des Bohrerbruchs. Beim Durchziehen des Schalters auf die zweite Stufe, die Arbeitsdrehzahl, besteht ebenfalls diese Gefahr, da beim Umschalten die Bohrerdrehzahl schlagartig erhöht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrmaschine der -eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Anbohrdrehzahl einfach variierbar ist und bei der bei einem plötzlichen Verklemmen des Bohrers keine schlagartige Drehmomentenerhöhung auftritt und damit ein sicheres Anbohren der verschiedensten Werkstoffe bei geringer

die
Unfallgefahr möglich ist undTfür den Antrieb von Arbeitsmaschinen eine stufenlos wählbare nahezu lastunabhängige Arbeitsdrehzahl aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß für den wahlweisen Einsatz sowohl eine Drehzahlregelung für eine nahezu belastungsunabhängige Drehzahlkonstanthaltung, als auch eine Drehzahlsteuerung vorgesehen ist, bei der mit zunehmender Belastung die Drehzahl abfällt.

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In vorteilhafter Weise ist die Drehzahl der Drehzahl-Regelelektronik für die Regelung der Arbeitsdrehzahl zum Antrieb von Arbeitsmaschinen ausgebildet, während die Drehzahlsteuerung für das An- und Fertigtohren von Löchern vorgesehen ist. Dadurch ist die Bohrmaschine für alle Bohrarbeiten weich gesteuert, während ihre vorwährbare Arbeitsdrehzahl für den Antrieb von Arbeitsmaschinen auch "bei wechselnder Belastung mindestens nahezu konstant ist.

Zweckmäßigerweise weist die Drehzahlsteuerung einen Drehzahl-Steuerschalter in Form des Drückerschalters auf, so daß die Anbohrdrehzahl durch eine einfache Fingerbewegung an die jeweiligen Arbeitsbedingungen anpaß-"bar ist.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Drehzahlregelung und die Drehzahlsteuerung in Reihe geschaltet. Für die Beeinflussung der Drehzahl sind zwei elektronische Systeme vorgesehen, von denen das eine als Steuerung ausgebildet ist, die über den als Ein-Aus-Schalter und als Steuerschalter arbeitenden Drückersehalter für Anbohr- und Bohrarbeiten geeignet ist, während das zweite System als Regelung arbeitet, "bei der die Drehzahl an einem getrennt vom Drückerschalter liegenden Stellrad vorge-

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wählt wird und die für den Antrieb von Arbeitsmaschinen wie Sägen und Hobel, bei denen eine möglichst konstante Drehzahl erwünscht ist, geeignet ist.

In vorteilhafter Weise ist die Drehzahl-Regelelektronik als Phasenanschnitts-Steuerung mit einem Thyristor ausgebildet, bei der eine von einem Potentiometer abgegriffene Bezugsspannung mit der gegenelektromotorischen Kraft des Ankers verglichen wird und die so entstehende Differenzspannung zur Steuerung des Thyristors über dessen Steuerelektrode dient. Da die gegenelektromotorische Kraft des Ankers in ihrer Größe drehzahlabhängig ist, wird eine von der Belastung annähernd una bhängige Drehzahl über einen großen Verstellbereich erzielt. '

Eine Steuerung der Anbohrdrehzahl bis herab zur Drehzahl Null ist in einfacher Weise möglich, wenn der Steuerelektrode eines Thyristors eine Zündspannung von einem Kondensator zugeführt wird, dessen ÄuflacLazeit durch einen regelbaren Widerstand veränderlich ist. Bei einer solchen Schaltung fällt die Drehzahl bei Belastung der Maschine ab, da der Zündwinkel des Thyristors nur von der Größe des verstellbaren Widerstandes abhängig ist.

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Zweckmäßigerweise ist zur Steuerung des Thyristors parallel zu diesem der Regelwiderstand, ein weiterer Widerstand und der Kondensator geschaltet, wobei die Steuerelektrode des Thyristors über eine Trigger diode mit dem Widerstand und dem Kondensator verbunden ist.

Die Kombination beider Systeme in einer Maschine erfolgt in vorteilhafter Weise derart, daß beide Thyristoren in Reihe mit dem Motor liegen, aber entgegengesetzt geschaltet sind. Dabei ergeben sich besonders viele Einstellungsmöglichkeiten, wenn sowohl die Drehzahl-Regelelektronik als auch der Drehzahl-Steuerschalter unabhängig voneinander kurzschließbar sind. Das gleiche ist auch erzielbar, wenn die beiden Thyristoren unabhängig voneinander kurzschließbar sind. Auch ist eine beliebige Variation dieser Möglichkeiten untereinander denkbar, wobei bei einer bevorzugten Variation der Drehzahl-Steuerschalter und der Thyristor der Drehzahl-Regelelektronik kurzschließbar sind, so daß die Maschine wahlweise im Halbwellenbetrieb oder im Vollwellenbetrieb betrieben werden kann.

Eine Verbilligung der Herstellung kann dadurch erzielt werden, daß der Drehzahl-Steuerschalter und die Drehzahl-Regelelektronik als integrierte Schaltung mit nur einem Thyristor ausgebildet sind.

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In vorteilhafter Weise ist der Drehzahl-Steuerschalter zwischen einem Pol und einer Feldspule und die Drehzahl-Regelelektronik zwischen den beiden Feldspulen angeordnet .

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden -Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung, sowie aus weiteren Unteransprüchen .

Wie im angeschlossenen Schaltplan dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, ist ein Pol 1 einer Wechselstromquel-Le 2 über einen einen Drückerschalter 3¹ aufweisenden Drehzahl-Steuerschalter 3, eine Feldspule 4, eine Drehzahl-Regelelektronik 5, einen Anker und über eine Feldspule 7 mit dem anderen Pol 8 der Wechselstromqueile 2 in Verbindung.

Auf Kontaktbahnen 9 und 10 und einem Kontakt 11 des Drückerschalters 3¹ ist ein Kontaktbügel 12 verschiebbar, durch den je nach dessen Stellung, einmal die Kontaktbahnen 9 und 10 und in seiner Endstellung die Kontaktbahn 9 und der Kontakt 11 miteinander ver-

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bunden sind. Der Kontaktbügel 12 ist über ein Verbindungsteil 13 mit einem Regelwiderstand 14 verbunden und verstellt diesen entsprechend über den ganzen zugeordneten Hubbereich des Drückerschalters 3".

Der Kontakt 11 ist direkt mit der Feldspule 4 verbunden, während die Kontaktbahn 10 einmal über einen Thyristor 15 und parallel dazu über eine Reihenschaltung eines Kondensators 16 eines Widerstandes und des Regelwiderstandes 14 mit der Feldspule 4 in Verbindung steht. Die Steuerelektrode 18 des Thyristors 15 ist über eine Triggerdiode 19 mit dem ^Kondensator 16 und dem Widerstand 17 in Verbindung. Diese Gesamtanordnung stellt den Drehzahl-Steuerschalter 3 dar, der als Baueinheit aufgebaut in den Griff der Handbohrmaschine eingesetzt ist.

Bei der Drehzahl-Regelelektronik 5 sind die Feldspulen 4 und 7 über die Reihenschaltung eines Widerstandes 20 und einer Diode 21 verbunden, zwischen denen ein Potentiometer 22 und ein Kondensator 23 parallelgeschaltet sind. Die Feldspulen 4 und 7 sind ferner parallel dazu über einen Thyristor 24 und den Anker miteinander verbunden. Der Abgriff 25 des Potentiometers 22 ist über eine Diode 26 mit der Steuerelektrode 27

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des Thyristors 24 in Verbindung, während zwischen der Steuerelektrode 27 und dem Ausgang 28 des Thyristors 24 ein Kondensator 29. geschaltet ist. Der Thyristor 24 ist über einen Umschalter 30 kurzschließbar.

Die beiden Thyristoren 15 und 24 liegen zwar in Reihe, sind aber entgegengesetzt geschaltet, so daß, wenn beide Thyristoren 15 und 24 eingeschaltet sind, überhaupt kein Strom fließen kann, da die Leitung in beiden Richtungen gesperrt ist. Für den Betrieb muß also jeweils ein Thyristor 15 oder 24 kurzgeschlossen werden. Ist der Umschalter 30 geschlossen, «so ist der Thyristor 24 wirkungslos. Wird jetzt der Drückerschalter 3¹ betätigt, der gleichzeitig mit dem Regelwiderstand 14 gekoppelt ist, so läuft der Motor über den Thyristor 15 von Null bis zum maximalen Halbwellenbetrieb hoch. Gleitet der Kontaktbügel 12 auf den Kontakt 11 über, so arbeitet der Motor im Vollwellenbetrieb, da in dieser Schaltstellung der Thyristor 15 kurzgeschlossen ist und der Pol 1 über den Kontaktbügel 12 und den Kontakt 11 direkt mit der Feldspule 4 verbunden ist, so daß der Motor an der vollen Netzspannung liegt. Der Thyristor 15 arbeitet als Steuerelement und ist für Anbohr- und Bohrarbeiten

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vorgesehen. Auch Schlagbohren wird zweckmäßigerweise über die Steuerung durchgeführt. Da bei der Steuerung bekanntlich die Drehzahl bei Belastung abfällt, ist für das Anbohren, Bohren und Schlagbohren diese Steueru-ng gegenüber einer Drehzahlregelung vorzuziehen, denn verklemmt der Bohrer plötzlich beim Anbohren oder Bohren mit niederer Drehzahl, bleibt der Bohrer einfach stehen, weil das Motordrehmoment nicht größer werden kann. Dagegen würde bei einer Drehzahlregelung der Zündwinkel des Thyristors 24 bei Abfallen der Drehzahl dagegen in dem Sinn verstellt, da0 die am Motor anliegende Spannung ansteigt. Wenn man (faher mit niedriger Drehzahl anbohrt und der Bohrer durch Verklemmen steckenbleibt, steigt bei der Drehzahlregelung die Spannung plötzlich an und erhöht das Drehmoment schlagartig auf Werte, die der Bedienungsperson die Maschine aus der Hand reißen kann. Dieser Effekt ist umso gefährlicher, weil er völlig überraschend kommt. Bei niedriger Drehzahl über die Steuerung ist das Drehmoment dagegen so schwach, daß man die Bohrspindel von Hand anhalten kann. Man kann dann den Drücker des Drückerschalters 3* je nach Bedarf etwas weiter

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durchziehen, um die Spindel in Bewegung zu halten.

Die Bedienungsperson ist jedoch hierbei vor plötzlichen Überraschungen beim Festklemmen des Bohrers geschützt.

Soll dagegen die Drehzahlregelelektronik 5 wirksam werden, muß der Umschalter 30 geöffnet werden. Dieser Schalter wird durch einen üblicherweise in der Mitte eines Potentiometer-Stellrades angeordneten Druckknopf auf dem Rücken der Maschine betätigt. Die Drehzahl-Regelelektronik wird hauptsächlich zum Antrieb von Vorsatzgeräten, wie Sägen-, Hobel oder Schleifern eingesetzt, da hierbei die gewählte Drehzahl möglichst unabhängig von der Belastung konstant bleiben soll. Wird bei geöffnetem Umschalter 30 der Drückerschalter ς. 3* betätigt, so geschieht über den gesamten Schaltweg der Kontaktbahn 10 zunächst überhaupt nichts, da die entgegengesetzt geschalteten Thyristoren 15 und 24 keinen Strom fließen lassen. Erreicht der Kontaktbügel 12 den Kontakt 11 am Ende des Schaltweges, so ist der Thyristor 15 kurzgeschlossen und damit wirkungslos. Jetzt ist praktisch die gesamte Drehzahlsteuerung ausgeschaltet und die Drehzahlregelung erfolgt durch die Drehzahl-Regelelektronik 5. Die gewünschte Drehzahl der Bohrspindel wird über das Potentiometer 22 eingestellt.

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Bei dem beschriebenen AusfÜhrungsbeieplel stehen zwei getrennte Systeme zur Drehzahlbeeinflussung zur Verfügung, von denen das eine als Steuerung von Null bis zur vollen Drehzahl kontinuierlich über den Drückerschalter 3¹ veränderlich 1st. Lediglich in der letzten Schaltphase ergibt sich ein Drehzahlsprung beim übergang vom Halb- auf Vollwellenbetrieb. Die meisten Bohrarbeiten dürften dabei im kontinuierlich veränderlichen Halbwellenbereich liegen. Das andere System arbeitet bei offenem Umschalter 30 als Regelung und gestattet das sofortige Einschalten der am Potentiometer 22 eingestellten Drehzahl. Dieses System ist für den Antrieb von Vorsatzgeräten sowie für den stationären Einsatz der Maschine gedacht, bei denen eine konstante Drehzahl vorteilhaft ist und die Einstellung über den Drückerschalter 3¹ ohnehin nicht möglich ist, da dieser nicht dauernd in der erforderlichen Stellung gehalten werden kann. Der Drückerschalter 3¹ dient dann nur zum Ein- und Ausschalten. Die Umschaltung des einen System auf das andere erfolgt durch die Betätigung des Umschalters 30.In der einen Stellung läuft der Motor über den Drehzahl-Steuerschalter 3 bis zur vollen Drehzahl hoch und in der anderen Stellung wird sofort auf die am Potentiometer 22 eingestellte Drehzahl eingeschaltet.

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Claims

Patentansprüche

f 1.!Elektromotorisch angetriebene Handbohrmaschine mit regelbarer Drehzahl, wobei diese mittels einer Drehzahl-Regelelektronik einstellbar ist und in einem pistolenförmigen Handgriff ein Drückerschalter angeordnet ist, mit dem eine Anbohrdrehzahl und eine Arbeitsdrehzahl einschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für den wahlweisen Einsatz sowohl eine Drehzahlregelung als auch eine Drehzahlsteuerung vorgesehen ist.
2. Handbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn-"· zeichnet, daß· die Drehzahlregelung als Drehzahl-Rege Ielektronik (5) für die Regelung der Arbeitsdrehzahl und die Drehzahlsteuerung für die Steuerung der Anbohrdrehzahl ausgebildet ist.
3. Handbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsteuerung einen Drehzahl-Steuerschalter (3) in Form des Drückerschalters (3¹) aufweist.
4. Handbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregelung und die Drehzahl-

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steuerung in Reihe geschaltet sind.
5. Handbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Regelelektronik'(5)"als Phasenanschnitts-Steuerung mit einem Thyristor (24) ausgebildet ist.
6. Handbohrmaschine nach" Anspruch 5_r dadurch gekennzeichnet, daß bei der Phasenanschnitts-Steuerung eine von einem Potentiometer (22) abgegriffene Bezugsspannung (Abgriff 25) mit der gegenelektromotorischen Kraft des Ankers (6) verglichen und die entstehende Differenzspannung zur Steuerung des

Thyristors (24) über dessen Steuerelektrode (27) s*

dient.
7. Handbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung eines Widerstandes (20), eines mit dem Potentiometer (22) parallelen Kondensators (23) und einer Diode (21) und die Reihenschaltung des Thyristors (24) und des Ankers (6) über den Abgriff (25) , eine Diode (26) und der Steuerelektrode (27) des Thyristors miteinander verbunden sind und zwischen der Steuerelektrode (27) und dem Ausgang (28) des Thyristors (24) ein Konden-

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sator (29) vorgesehen ist.
8, Handbohrmaschine nach Anspruch 1_# dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Steuerschalter (3) einen Thyristor (15) aufweist.
9. Handbohrmaschine nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (24) der Drehzahl-Regelelektronik (5) und der Thyristor (15) des Drehzahl-Steuerschalters (3) in Reihe liegend, aber entgegengesetzt geschaltet sind,

ι -.
10. Handbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- «j* zeichnet, daß:.sowohl die Drehzahl-Regelelektronik

(5) als auch der Drehzahl-Steuerschalter (3) unabhängig voneinander kurzschließbar sind.
11. Handbohrmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Thyristoren (15,24) unabhängig voneinander kurzschließbar sind.
12. Handbohrmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Steuerschalter (3) und der Thyristor (24) der Drehzahl-Regelelektronik (5) kurzschließbar sind.

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13. Handbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Steuerschalter (3) und die Drehzahl-Regelelektronik (5) als integrierte Schaltung mit nur einem Thyristor ausgebildet sind.
14. Handbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Steuerschalter (3) zwischen einem Pol (1) und einer Feldspule (4) und die Drehzahl-Regelelektronik (5) zwischen den beiden Feldspulen (4 und 7) angeordnet sind.
15. Handbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn-ς· zeichnet, daß. zur Drehzahlsteuerung der Steuerelektrode (16) des Thyristors (15) eine durch ■einen Regelwiderstand (14) beeinflußbare Zündspannung eines Kondensators (16) zuführbar ist.
16. Handbohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Drückerschalter (3¹) zwei über einen Kontaktbügel (12) miteinander verbundene Kontaktbahnen (9 und 10) aufweist und durch den Kontaktbügel (12) über einen Verbindungsteil (13) der Regelwiderstand (14) einstellbar ist.

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17. Handbohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Thyristors (15) zu diesem der Regelwiderstand (14) ein Widerstand (17) und ein Kondensator (16) parallelgeschaltet ist, und die Steuerelektrode (18) des Thyristors (15) über eine Triggerdiode (19) mit dem Widerstand (17) und dem Kondensator (16) verbunden ist.
18. Handbohrmaschine nach Anspruch 5 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kurzschließen des Drehzahl-Steuerschalters (3) der Kontaktbügel (12) in seiner Endstellung die Köntaktbahn (9) mit einem Kontakt (11)

einer zum Thyristor (15) und der Reihenschaltung von ς ·

Regelwiderstand (14), Widerstand (17) und Kondens ator (16) parallelen Leitung-verbunden ist.

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