DE2817814A1

DE2817814A1 - Elektrische bohrmaschine mit einer drehzahlsteuerung oder -regelung

Info

Publication number: DE2817814A1
Application number: DE19782817814
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Kuenkele
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-04-22
Filing date: 1978-04-22
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2817814C2

Description

Elektrische Bohrmaschtne mit einer Drehzahlsteuerung
oder -regelung Es sind mit einem Universalmotor angetriebene Xandaxerkzeugmaschinen bekannt, die mit einer Anordnung zur Einstellung der Motordrehzahl in Form einer einen Thyristor enthaltenden Steuerschaltung ausgestattet sind, wobei der Zündzeitpunkt des Thyristors mittels eines veränderbaren ohmschen Widerstands oder eines Spanmungsteilers einstellbar ist, den zu diesem Zweck ein besonderes Einstellglied zugeordnet ist.
Bei einem auf diese Weise in der Drehzahl einstellbaren Antriebsmotors, z.B. einer Bohrmaschine, kann zwar die für das jeweilige Material und den entsprechenden Bohrerdurchmesser erforderliche bzw. geeignete Drehzahl gegebenenfalls einer Tabelle entnommen und mittels des Einstellgliedes gewählt werden, jedoch ist eine solche Prozedur verhältnismäßig umständlich und zeitraubend und setzt in jedem Fall das Vorhandensein einer auf die betreffende Maschine abgestimmten Tabelle voraus.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Einstellung der für das betreffende Material und den entsprechenden Bohrerdurchmesser jeweils richtigen bzw. geeigneten Drehzahl einfacher, zeitsparender und zuverlässiger zu machen, und zwar ohne daß es hierzu einer besonderen Tabelle bedarf.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Drehzahlsteuerung oder -regelung erfindungsgemäß mit einem Einstellglied für die Vorwahl des zu bearbeitenden Materials sowie mit einem Wähler für den infrage kommenden Bohrerdurchmesser ausgestattet ist, welche die für die jeweils zugehörige, durch das Material und den Bohrerdurchmesser bedingte Drehzahl maßgebliche Zündspannung oder den maßebl cnen Zündzeitpunkt des Thyristors festlegen.
Das Einstellglied für das Material ist dabei mit Anzeigemarken für die verschiedenen Werkstoffe versehen und der Wähle iQ den Bohrerdurchmesser enthält Markierungen für die infrage kommenden Bohrerstärken. Die Bedienungsperson braucht somit lediglich das Einstellglied dem betreffenden Material zuzuordnen und den Wähler auf den Bohrerdurchmesser einzustellen, um die richtige oder geeignete Drehzahl des Antriebsmotors bzw. des Bohrers zu erhalten. Besonders vorteilhaft ist dabei auch, daß dann, wenn zum Beispiel zwei aneinander angrenzende oder miteinander verbundene verschiedenartige Werkstoffe mit einem Bohrer durchbohrt werden sollen, nach dem Durchbohren des ersten Werkstoffes lediglich das Einstellglied auf den anderen Werkstoff einzustellen ist und danach sofort weitergebohrt werden kann, ohne daß der Bohrer nach dem Durchbohren der ersten Bohrung aus dieser herausgezogen werden muß. Damit wird auch ein Verlaufen der Bohrung vermieden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Einstellglied für die Vorwahl des zu bearbeitenden Materials als Potentiometer ausgebildet, an dessen Abgriff der Wähler für den Bohrerdurchmesser angeschlossen ist, der seinerseits ebenfalls durch ein Potentiometer verkörpert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schlagbohrmaschine in Seitenansicht, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Einstellglieds für das Material und des Wählers für den Bohrerdurchinesser, Fig. 3 eine prinzipielle Schaltanordnung der Steuerung.
Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß das Einstellglied 1 für die Vorwahl des Materials sowie der Wshler 2 für das Einstellen des jeweiligen Bohrerdurchmessers als im Handgriff 3 der Schlagbohrmaschine 4 untergebrachte Stellräder (Drehwiderstände) ausgebildet sind. Das Einstellglied 1 und der Wähler 2 können auch als Schieber ausgebildet sein, ferner können sie auch in einem anderen Teil des Maschinengehäuses angeordnet sein. Im Falle der Ausbildung des Einstellglieds 1 und des Wählers 2 als Schiebewiderstand ist in der Regel mehr'Platz für das Anbringen Von Markierungen, Skalen etc. vorhanden.
Das Einstellglied 1 enthält Anzeigemarken 5 für die verschiedenen Werkstoffe wie Holz (H), Stahl (St), Beton (B), Fliesen (F), Ziegel (Z) usw., denen eine Bezugemarkierung 6 zugeordnet ist. Der Wähler 2 für die verschiedenen Bohrerdurchmesser ist mit entsprechenden Markierungen 7 (... 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 13 mm usw.) versehen, die jeweils vermittels einer Einstellmarke 8 wahlbar sind. Die in Fig. 2 festgehaltene Stellung des Einstellglieds 1 und des Wählers 2 bedeutet somit Material Beton, Bohrerdurcn~esser 8 mm.
Damit liegt die zugehörige Drehzahl des Bohrers 9 (siehe Fig.1), beispielsweise 1000 U/min, automatisch fest. Es ist ohne weiteres auch noch möglich, auf der Skala des Einstellglieds 1 und/oder derjenigen des Wählers 2 zusätzliche Umrechnungsfaktoren anzubringen, die in jedem Zuordnungsstadiuia der beiden Skalen das Errechnen der jeweils zugehörigen Drehzahl ermöglichen Des weiteren kann die jeweilige Drehzahl auch digital zur Anzeige gebracht werden, beispielsweise mit Hilfe von Blussiglrlstallen oder dergleichen Anzelgeelemente.
Dr der Schaltung gemäß Fig. 3 ist mit 10 der Anker des als AniversnlmoQor ausgebildeten Antriebsmotors und mit 11,12 dessen beide Feldwicklungshälften bezeichnet. Der Motor ist mittels eines Schalters 13 an das speisende Netz (Elemmen 14,15) anschließbar. In diesem Fall ist die Steuer- bzw.
Regelschaltung kurzgeschlossen und damit unwirksam. Das bedeutet, daß der Motor mit seiner maximalen Drehzahl läuft und seine maximale Leistung abgibt.
Die bei geöffneten Schalter 13 wirksame selbsttätige Drehzahlsteuesung umfaßt einen parallel zum Schalter 13 liegenden Thyristor 16, an dessen Steuerelektrode 17 die Kathode 18 einer Diode 19 angeschlossen ist, die anodenseitig an einen Umschalter 20 geführt ist, der wahlweise an den Abgriff 21 des als Potentiometer ausgebildeten Wählers 2 oder an dessen Ende 22 anschließbar ist. Im letzteren Fall besteht Potentialgleichheit des Anschlußendes 22 mit der Anode 23 der Diode 19, was gleichbedeutend ist mit einer nur sehr geringen Drehzahl des Antriebsmotors. Diese Schaltstellung dient demgemäß zum Anbohren und stellt die Anbohretufe dar.
Die Diode 19 ist so gepolt, daß sie nur einen zur Steuerelektrode 17 des Thyristors 16 fließenden Strom durchläßt.
Den Anfang des Wählers bzw. Potentiometers 2 bildet der Abgriff 24 des Einstellglieds 1, das ebenfalls als Potentiometer ausgeführt ist. Dem Einstellglied bzw. Potentiometer 1 ist ein an die Netzklemme 14 angeschlossener lXiderstTnd 25 in Reihe vorgeschaltet, ferner kann dem Potentiometer 1, wie gestrichelt angedeutet ist, noch ein Vorwiderstand 26 ebenfalls in Serie nachgeschaltet sein, dessen unterer Anschluß 27 dann auf dem selben Potential liegt wie das Ende 22 des Potentiometers 2.
Zwischen der Kathode 33 und der Steuerelektrode 17 des Thyristors 16 liegt ein Kondensator 28, der für die Spannung spitzen der Kommutatorspannung einen Weg niedriger Impedanz bildet, wodurch ein vorzeitiges Zünden des Thyristors 16 infolge dieser Spannungsspitzen vermieden ist.
Die in Reihe mit dem Widerstand 25, dem Potentiometer 1 und den Widerständen 26 und 31 liegende Diode 30 ist so polarisiert, daß sie bei positivem Poteiitial der Zuleitung 14 leitend ist. Daher ist ein Stromfluß.durch die besagte Widerstandskombination nur während der positiven Halbwelle der Netzspannung möglich; also dann, wenn der Strom erforderlich ist, um eine einstellbare Bezugswechselspannung UB zwischen den Abgriff bzw. Gleitkontakt 21 und der Netzleibung 15 aufzubauen. Die Diode 30 ermöglicht auch die Verwendung eines zum Potentiometer 1 und den Widerständen 26 und 31 parallel geschalteten polarisierten Kondensators 29, der den Gleichspannungsanteil der Bezugsspannung UB verbessert und aufrechterhält. Außerdem verhindert die Diode 30 einen Stromfluß in umgekehrter Richtung.
Der Anker 10 erzeugt eine drehzahlabhängige Gegen-EME UG, die während der Sperrzeit des Thyristors 16 als geringe Gleichspannung in Reihe zu der Bezugewechselepannung UB zwischen der Steuerelektrode 17 und der Kathode 33 des Thyristors 16 wirksam ist. Die drehzahlabhängige SMÇ UG ist gegen die Kathode 33 positiv und gegen die Steuerelektrode 17 negativ, und die Diode 19 läßt nur eineh Stromfluß zur Steuerelektrode 17 zu. Daher zündet der Thyristor 16 während der positiven Anodenspannungshalbperiode, wenn die Differenz aus Bezugsspannung UB und Gegen-EME UG gleich der Zündspannung UZ des Thyristors ist, also wenn UB ~ UG N Uz ist.
Die Spannung UG ist das drehzahlabhängige P.ückführungssignal, das den Zeitpunkt bestimmt, in welchem der Thyristor bei jeder positiven Halbwelle der Netzspannung in den leitenden Zustand geschaltet wird.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie folgt: Bei eingelegtem Schalter 13 ist der Thyristor 16 überbrückt, so daß beide Halbwellen des Netzwechselstroms dem-Motor 10,11,12 zugeführt werden.
Bei geöffnetem Schalter 13 und auf den Kontakt 22 gelegtem Umschalter 20 läuft der Motor mit einer nur geringen, zum Anbohren ausreichenden und geeigneten Drehzahl um.
Wird der Schalter 20 auf den Abgriff 21 des Potentiometers 2 umgeschaltet, was zum Beispiel durch einen von Stufe eins äuf Stufe zwei schaltbaren Drückerschalter ermöglicht werden kann, dann befindet sich die selbsttätige Drehzahlsteuerung in Wirkschaltung. Mittels des Einstellglieds in Form des Potentiometers 1 wird nun das zu bohrende Material eingestellt. Dabei bedeutet hohe Einstellung abgriff 24 in einer oberen Stellung) eine hohe Drehzahl, wie sie im allgemeinen für weiche Materialien erforderlich ist, und dementsprechend eine niedrigere Einstellung relativ geringe Drehzahlen, wie sie für harte Materialien geeignet sind. Der Widerstand 26 dient zur Festlegung des unteren Drehzahlniveaus.
Mit dem ebenfalls als Potentiometer ausgebildeten Wähler 2 wird der jeweilige Bohrerdurchmesser eingestellt. Die Drehzahlgrenzen an diesem Potentiometer sind dabei durch das Potentiometer 1 vorgegeben.
Je nach Stellung derobeiden Potentiometerabgriffe 24,21 wird die Bezugsspannung UB verändert, so daß sich die Differenz Bezugsspannung UB - Gegen-EMK UG ebenfalls ändert; damit ändert sich auch der Zeitpunkt, bei welchem ein positiver Zündstrom fließt.
Wird die abgegriffene Spannung, also die Bezugsspannung UB, höher, so wird der Thyristor 16 bereits zu einem früheren Zeitpunkt leitend und demgemäß die Spannungszeitfläche der Halbwelle vergrößert, was gleichbedeutend ist mit einer Drehzahlerhöhung des Motors. Umgekehrt gilt sinngemäß dasselbe.
Die komplette Drehzahlsteuerung kann dabei in einem einzigen Baustein 32 untergebracht sein.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Elektrische Bohrmaschine mit einer Drehzahlsteuerung oder -regelung des Antriebsmotors mittels einer wenigstens einen Thyristor enthaltenden Steuerschaltung, wobei die Zündspannung oder der Zündzeitpunkt des Thyristors durch ein einen ohmschen Widerstand beeinflussendes Einstellglied veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsteuerung oder -regelung mit einem Einstellglied für die Vorwahl des zu bearbeitenden Materials sowie mit einem Wähler für den infrage kommenden Bohrerdurchmesser ausgestattet ist, welche die für die äeweils zugehörige, durch das Material und den Bohrerdurchmesser bedingte Drehzahl maßgebliche Zündspannung oder den maßgeblichen Zündzeitpunkt des Thyristors festlegen.
2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied für die Vorwahl des zu bearbeitenden Materials als Potentiometer ausgebildet ist, an dessen Abgriff der Wähler für den Bohrerdurchmesser angeschlossen ist, der seinerseits ebenfalls durch ein Potentiometer verkörpert ist.
Bohrmaschine nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Potentiometer einander parallel geschaltet sind und das Wählerpotentiometer mittels eines Umschalters wahlweise über den Abgriff oder seinen Endanschluß über eine Diode an die Steuerelektrode des Thyristors anschließbar ist.
Bohrmaschine nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer als Schieber-und/oder Drehwiderstande ausgebildet sind.
BohrmaschIne nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellpotentiometer mit Anzeigemarken für den Werkstoff versehen ist und das Wählerpotentioneter Msrkierungen für den Bohrerdurchmesser enthält, denen jeweils eine Bezugsmarke zugeordnet ist.
6. Bohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellpotentiometer und das Wählerpotentiometer zusätzlich mit Umrechnungsfaktoren für die rechnerische Ermittlung der jeweiligen, einstellungsbedingten Drehzahl versehen sind.

70 Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Drehzahl mittels Flüssigkristallen oder dgl. digital zur Anzeige gebracht ist.