DE2442732A1 - Handwerkzeugmaschine - Google Patents

Description

• Anlage zu einer Patentanmeldung Iiandwerkzeuginaschine Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit durch Umpolung in zwei Drehrichtungen betriebbarem elektrischem Antriebsmotor, vorzugsweise Universalmotor.
• Es ist bereits ein Elektro-Schraubenzieher bekannt, in dessen Hnadgriff ein batteriegespeister Elektro-motor angeordnet ist.
• Durch einen in den Notorstromkreis eingebauten -PoIwechselschalter kann der Elektromotor in zwei Drehrichtungen betrieben werden. Der Elektro-Schraubenzieher soll auf diese Art und Weise zum Ein- und Ausschrauben sowohl von'Schráuben mit Rechts- wie auch mit Linksgewinde verwendet werden können. Allerdings it der bekannte Ele1stro-Schraubenzieher nur geeignet, Schrauben lose in das zugeordnete Gewinde einzuschrauben, beziehungsweise gelöste Schrauben,vollkommen aus dem Gewinde herauszuschrauben. Dies kommt daher, weil das von dem batteriegetriebenen Elektromotor abgegebene Drehmoment nicht ausreicht, ein größeres Anzugs- bzw. Lösemoment aufzubringen. Zu diesem Zweck wird - wenn ein größeres Anzugs-bzw. Lösemornent benötigt wird - die Drehverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Schraubenzieher gelöst und der Schraubenzieher drehfest mit dem Gehäuse des Elektroschraubenziehers verbunden. Der Elektro-Schraubenzieher wird dann wie ein normaler Schraubenzieher verwendet, so daß die Bedienungsperson das erforderliche größere Anzugs- bzw. Lösemoment von Hand aufbringen kann. Will man erreichen, daß die erwähnten erhöhten Momente auch von dem elektrischen Antriebsmotor einer Handwerkzeugmaschine aufgebracht werden, so kann anstelle des batteriegespeisten elektrischen Antriebsmotors nur ein netzgespeister Motor verwendet werden.
• Es ist eine Tendenz festzustellen, bei Elektrowerkzeugen, insbesondere auch bei Bohrmaschinen, Drehrichtungsumkehr zu verlangen. Allerdings ist die bekannte Methode - die Umpolung des Motors -, die Drehrichtungsumkehr zu verwirklichen, bei einem mit einem Kommutator versehenen Motor, also bei einem Universalmotor, nur mit Nachteilen zu erkaufen: Gewöhnlich sind nämlich solche Motoren bezüglich ihrer Kommutierung und damit auch ihrer Leistung nur fur eine Drehrichtung optimiert. Ohne erhebliche Verschlechterung der Laufeigenschaften kann ein solcher Motor nicht in Gegendrehrichtung geschaltet werden.
• Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Drehrichtungsumkehr ohne Beeinträchtigung der vollen Leistung in Arbeitsdrehrichtung verwirklicht ist, wobei die Kommutierung beim Betrieb in Gegendrehrichtung dennoch beherrscht wird.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in der der Arbeitsdrehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung die dem Antriebsmotor zugeführte Spannung vermindert ist.
• Das hat den Vorteil, daß in Arbeitsdrehrichtung der optimierte Motor vorliegt, in Gegendrehrichtung der Motor mit verminderter Leistung betrieben wird, wobei die Kommutierung aber sicher beherrscht wird. Man kann nämlich davon ausgehen, daß bei Umkehr der Arbeitsdrehrichtung etwa zum Herausdrehen von Schrauben aus Holz bzw. zum Lösen zum Schrauben nicht die volle Leistung benötigt wird.
• In Weiterbildung der Erfindung wird bei Gegendrehrichtung ein Schaltelement in den Motorstromkreis eingeschaltet, welches eine Verminderung der zugefuhrten Spannung bewirkt. Dabei ist zweckmäßig, daß das Schaltelement von dem den Motor umpolenden Schalter einschaltbar ist.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in Fig. 1 das Schaltbild eines umpolbaren Universalmotors, Fig. 2a ein Ausführungsbeispiel eines die Motorspannung herabsetzenden Schaltelements, Fig. 2c den Verlauf der dem Motor zugeführten Spannung, Fig. 3a, 4a, 5a, 6a, 6b weitere fünf Beispiele von Schaltelementen gemäß Fig. 2a und Fig. 3c, 4c, 5c und 6c den jeweils zugeordneten Verlauf der dem Motor zugeführten Spannungen.
• In der in Figur 1 dargestellten Schaltung eines in eine nicht näher dargestellte Handwerkzeugmaschine eingebauten Universalmotors liegt eine Netzwechselspannung UN an den Eingangsklemmen 1, 2 eines Schalters 3 der Handwerkzeugmaschine. Die Ausgangsklemmen 4, 5 des Schalters 3 sind über einen Universalmotor 6 miteinander verbunden. Der Universalmotor 6 hat zwei Feldwicklungen 7, 8 die über einen Polwechselschalter 9 mit einer Ankerwicklung 10 in Reihe geschaltet sind. Durch den Polwechselschalter 9 kann die Polung der Ankerwicklung 10 umgekehrt werden. In der in Figur 1 dargestellten Schaltstellung des Polwechselschalters 9 - in der an der Ankerwicklung 10 die Spannung Un anliegt - werde der Universalmotor bei Betätigen des Schalters 3 in seiner Arbeitsdrehrichtung anlaufen.
• Der Universalmotor 6 ist bezüglich seiner Kommutierung derart ausgelegt, daß die von ihm abgegebene Leistung optimal ist.
• Soll der Universalmotor 6 in der der Arbeitsdrehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung betrieben werden, so muß der Polwechselschalter 9 in die der gezeichneten Stellung entgegengesetzte Stellung gebracht werden. Hierdurch wird die Ankerwicklung 10 umgepolt und zugleich ein Schaltelement 11 in den Motorstromkreis geschaltet, das eine Verminderung der Zugeführten Spannung bewirkt. Durch die Verminderung der angelegten Spannung in der der Arbeitsdrehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung wird die Leistung des Universalmotors vermindert; man beherrscht dadurch aber trotzdem die Kommutierung des Universalmotors ohne zu irgendwelchen weiteren Maßnahmen Zuflucht nehmen zu müssen.
• Als einfachste Ausführungsform kann das Schaltelement 11 zur Verminderung der dem Motor zugeführten Spannung etwa als Widerstand 21 ausgebildet werden. Die verminderte Spannung UM gegenüber UN ergibt sich dabei - wie Figur 2c erkennen läßt -durch eine verringerte Amplitude.
• Sehr zweckmäßig ist, zur Spannungsverminderung ein Halbleiterschaltelement zu verwenden. Dabei kann das Schaltelement 11 als Seriendiode 41 ausgebildet sein. Die Spannungsverminderung wird - wie Fig. 3c erkennen läßt - hier durch Halbwellenbetrieb erreicht.
• Natürlich kann die Verminderung der Netzspannung auch durch Betrieb mit; einer angeschnittenen Halbwelle - etwa durch Ausbildung des Schaltelements 11 als Thyristorschaltung - erreicht werden. Die in Fig. 4a dargestellte Ausführungsform des Schaltelements 11 enthält einen Thyristor 51, der durch eine Reihenschaltung eines Ladewiderstands 52 mit einem Ladekondensator 53 überb<ackt ist.
• toter eine Triggerdiode 54 ist das Tor des Thyristors 51 mit dem Verknüpfungapunkt des Ladewiderstands 52 und des Kondensators 53 verbunden. Die Triggerdiode 54 kann etwa als Vierschichtdiode ausgeführt sein.
• Wenn sich der Thyristor 51 am Beginn der zu steuernden Netzhalbwelle im Sperrzustand befindet, wird der Ladekondensator 53 über den Ladewiderstand 52 geladen. Erreicht die Kondensatorspannung nun die Durchbruchspannung der Triggerdiode 54, so wird diese leitend und liefert einen Zündimpuls an das Tor des Thyristors 51. Durch den nun leitenden Thyristor 51 verschwindet die Netzhalbwelle an der Zündachaltung. Der xadekondensator 53 wird zunächst über die Triggerdiode 54 und dann über den Ladewiderstand 52 entladen. Während der folgenden Netzhalbwelle ist der Thyristor 51 gesperrt. Ilit Beginn der nächsten Netzhalbwelle setzt wieder der oben beschriebene Vorgang ein, der in Figur 4c bildlich dargestellt ist.
• Durch Ausbildung des Schaltelements 11 als bidirektionaler Thyristor (Triac) 61 kann die Spannungsverminderung auch durch Betrieb mit angeschnittener Vollwelle erreicht werden. Die Schaltstrecke des in Figur 5a dargestellten Triacs 61 ist wiederum durch die Reihenschaltung eines Ladewiderstands 62 mit einem Ladekondensator 63 überbrückt. Der Verknüpfungspunkt der Bauteile 63, 64 ist über eine als Diac ausgebildete Triggerdiode 64 mit dem Tor des bidirektionalen Thyristors 61 verbunden.
• Der Steuervorgang des bidirektionalen Thyristors 61 ist im Prinzip gleich der oben beschriebenen Steuerfunktion für den eindirektionalen Thyristor 51. Der Unterschied liegt darin, daß bei dem bidirektionalen Thyristor 61 jede Wechselstromhalbwelle angesteuert wird, wobei sich die Steuervorgänge jeweils mit umgekehrter Polarität wiederholen. In Figur 5c ist wiederum der Spannungsverlauf dargestellt.
• Durch die in den Figuren 6a und 6b dargestellten Ausführungsformen des Schaltelements 11 wird die Spannungsverminderung durch Betrieb mit verringerter Amplitude erreicht. In den Notorstromkreis sind zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden 71, 71 (Fig. 6a) geschaltet, deren Sperrverhalten ausgenutzt wird. Wie Fig. 6c erkennen läßt, fällt an der Zenerdiode 71 bei der positiven Halbwelle die Zenerspannung ab, am Anker 10 liegt nur noch der die Zenerspannung übersteigende Momentanwert der Spannung Un, da die Zenerdiode 71' in dieser Richtung offen ist. Bei der negativen Halbwelle tritt der gleiche Vorgang an der Zenerdiode 71' auf, während die Zenerdiode 71 offen ist.
• Die in Fig. 6b dargestellte Ausführungsform ist gegenüber der gemäß Fig. 6a für stärkere Universalmotoren geeignet, die einen höheren Strom ziehen. Das Schalt element besteht aus einer Anti Parallelschaltung von zwei n-p-n Transistoren 81, 81', wobei jeweils der Kollektor des einen Transistors 81 und der Emitter des anderen Transistors 81' mit einem Anschluß des Schal-telements, der Kollektor des anderen Transistors 81' und der Emitter des einen Transistors 81 mit dem anderen Anschluß des Schaltelements verbunden ist. Die Basis-Kollektorstrecke jedes Transistors 81, 81' ist mit einer Reihenschaltung von einer Diode 82 und einer Zenerdiode 83 überbrückt. Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei der Ausführung gemäß Fig. 6a. Bei der positiven Halbwelle liegt der die Zenerspannung der Zenerdiode 83 übersteigende Zomentanwert an der Basis des Transistors 81, der dann leitend wird: Der Motorstrom UM fließt teilweise über die Basis - Emitter - und teilweise über die Kollektor - Emitter - Strecke. Der Transistor 81' ist bei dieser Halbwelle gesperrt. Die Basis des Transistors 81' ist dabei durch die Diode 82' vor negativen Spannungen geschützt. Bei der negativen ilalbwelle läuft der gleiche Vorgang in umgekehrter Richtung über den Transistor 81' ab.
• Die in den Figuren 6 a und 6 b dargestellten Ausführungsformen des Schaltelements 11 zur Spannungsverminderung haben auch unabhangig von dem hier beschriebenen Miwendungsfall Bedeutung. Sie lassen sich ganz allgemein - wie die davor beschriebenen, an sich bekannten Ausführungsbeispiele auch -zur Drehzahl steuerung von Elektromotoren verwenden.

Claims (11)

Ans prüche

1. Handwerkzeugmaschine mit durch Umpolung in zwei Drehrichtungen betreibbarern elektrischem Antriebsmotor, vorzugsweise Universalmotor, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Arbeitsdrehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung die dem Antriebsmotor (10) zugeführte Spannung vermindert ist.

2. Handwerkzeugriaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gegendrehrichtung ein Schaltelement (11) in den Motorstromkreis eingeschaltet wird, welches eine Verminderung der zugeführten Spannung bewirkt.

3.. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (11) von dem den Motor (10) umpolenden Schalter (9) einschaltbar ist.

4. Jiandwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (11) ein Widerstand (21) ist.

5. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1-- 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverminderung durch ein Halbleiterschaltelement (41, 51, 61, 71, 71', 81, 81') bewirkt wird.

6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschaltelement (41) eine Diode ist.

7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschaltelement (51) ein Thyristor mit fest eingestelltem Phasenanschnitt ist.

8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschalteiemeflt (61) ein bidirektiomaler Thyristor (Triac) mit fest eingestellten Phasenanschnitt ist.

9. Handwerkzeugmaschine mit drehzahlgesteuertem elektrischem Antriebsmotor, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschaltelement (71, 71') von zwei gegeneinandergeschalteten Zenerdioden gebildet wird.

10. IIa;~werkseugmaschine mit drehzahlgesteuertem elektrischem Antriebsmotor, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschaltelement (81 - 83, 81' - 83') eine Parallelschaltung aus zwei Transistoren (81, 81') enthält, wobei jeweils der Kollektor des einen Transistors (81 bzw. 81') und der Emitter des anderen Transistors (81' bzw. 81) mit einem Anschluß des Halbleiterschaltelements verbunden ist, und wobei die Basis -Kollektor - Strecke jedes Transistors (81 bzw. 81') mit äe einer Reihenschaltung von einer Diode (82 bzw. 82') einer Zenerdiode (83 bzw. 83') überbrückt ist.

11. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Zenerdiode (82, 82') in Richtung auf den Anschluß des llalbleiterachaltelements (81-83, 81' - 83') und die Kathode der Diode (82, 82') in Richtung auf die Basis des Transistors (81, 81') weist. Z L e e r s e i t e