DE3012637A1

DE3012637A1 - Elektromotorisch angetriebenes handwerkzeug mit einer rutschkupplung

Info

Publication number: DE3012637A1
Application number: DE19803012637
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. 7442 Neuffen Benzing; Manfred Dipl.-Ing. 7440 Nürtingen Schulz
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 1980-04-01
Filing date: 1980-04-01
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3012637C2; GB2073062A; GB2073062B

Description

PatentanwälteDipl.-Ing.rlaosLaff&osch Cjf.-kig;· Heinz Hosenthien 7000 Stuttgarfi - Heraweg'62 "Tefefon tO?i ΐV296523

3ΤΠ2637

Anmelderin:

Metabowerke GmbH & Co,

Gerberstr. 31

7440 Nürtingen

Elektromotorisch angetriebenes 'Handwerkzeug mit einer Rutschkupplung ·

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Handwerkzeug, bei dem zwischen dem Motoranker und einer Abtriebswelle eine Rutschkupplung vorgesehen ist.

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Ein solches Elektrowerkzeug ist beispielsweise aus dem DE-Gm 69 09 43 5 bekannt. Durch die eingebaute Rutschkupplung wird das Unfallrisiko für die Bedienungsperson vermindert, beispielsweise wenn sich das Werkzeug festhakt. Die Rutschkupplung bietet weiter den Vorteil für Getriebe und Werkzeug, daß bei plötzlich auftretenden Kraftspitzen, wie sie z.B. beim Auftreffen eines Sägblattzahnes auf einen im Brett befindlichen Nagel eintreten können, die Kupplung durchrutscht und dadurch die beträchtliche kinetische Energie des Ankers nicht zu Schaden von Getriebeteilen oder am Werkzeug führt.

Beim Durchrutschen der Kupplung tritt an den Reibflächen ein bestimmter Verschleiß auf, der abhängig ist von der Kraft, mit der die Reibscheiben aneinandergedrückt werden und von der Drehgeschwindigkeit, mit der die Reibscheiben aufeinander gleiten. Bei einer vorgegebenen Motorleistung hängt die Lebensdauer der Rutschkupplung vom Nutzungsgrad ab. Will man bei gleichem Nutzungsgrad und gleicher Lebensdauer eine höhere Motorleistung in der Maschine installieren, so müssen bei gleicher Drehzahl zur übertragung des jetzt größeren Drehmomentes die Reibscheiben im Durchmesser vergrößert werden. Eine solche Vergrößerung

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der Reibscheiben bedingt jedoch einen größeren Raumbedarf, der besonders bei handgeführten Maschinen hinderlich ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Handwerkzeug der eingangs genannten Art den Verschleiß der Rutschkupplung in erträglichen Grenzen zu halten, ohne die baulichen Abmessungen der kompletten Rutschkupplung zu vergrößern. ^:

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die.Erfindung vor, daß beim Durchrutschen der Rutschkupplung oder beim Stillstand der Abtriebswelle oder beim überschreiten eines Motorgrenzstromes die Drehzahl des Motorankers herabgesetzt wird.

Da die an den Reibscheiben der Rutschkupplung beim Durchrutschen verbrauchte Leistung, die dort in Wärme umgesetzt wird, proportional dem Drehmoment und der Drehzahldifferenz zwischen An- und Abtriebsscheibe ist, ergibt sich durch eine Herabsetzung der Motordrehzahl eine geringere Wärmeentwicklung und damit ein geringerer Verschleiß.

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Als Bezugsgrößen für die Herabsetzung der Ankerdrehzahl können der Drehzahlunterschied zwischen den beiden Reibscheiben der Rutschkupplung oder von vor und hinter der Rutschkupplung liegenden Getriebewelle benutzt werden, wobei auch eine Stillstandsmessung der Abtriebsreibscheibe oder von nach der Rutschkupplung licagenden Getriebewellen möglich ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch der Motorstrom als Bezugsgröße für die Herabsetzung der Ankerdrehzahl benutzt werden.

Bei Verwendung des Drehzahlurterschieds der beiden Reibscheiben oder von vor und nach der Rutschkupplung liegenden Getriebewellen als Bezugsgröße kann besonders vorteilhaft vor und hinter der Rutschkupplung jeweils ein Drehzahlaufnehmer vorgesehen sein, wobei bei einer Abweichung des Drehzah!Verhältnisses vom Normalwert die Drehzählherabsetzung des Motorankers vorzugsweise durch Herabsetzung der Sollwertvorgabe einer elektronischen Drehzahlregelung erfolgt. Vorteilhaft kann der durch das Durchrutschen der Rutschkupplung verursachte Drehzahlunterschied durch Herabsetzen der Motorankerdrehzahl begrenzt sein. Da üblicherweise

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das Rutschmoment der Rutschkupplung annähernd
konstant ist, wird hierdurch die von der Rutschkupplung aufzunehmende Leistung auf einen noch zulässigen Wert begrenzt.

Da beim Ansprechen der Rutschkupplung die Arbeitsspindel häufig blockiert ist, wie z.B. durch einen festgeklemmten Bohrer, kann auch die Unterschreitung einer gewissen Mindestdrehzahl oder der Stillstand der Arbeitsspindel als Bezugsgröße für eine Herab-Setzung der Motordrehzahl benutzt werden. Hierfür
ist zwischen der Rutschkupplung und der Abtriebswelle ein Bewegungsfühler vorgesehen, durch den bei einem festgestellten Stillstand oder unzulässig
niedriger Arbeitsspindeldrehzahl die Ankerdrehzahl herabsetzbar ist. Der Bewegungsfühler kann als
elektrischer oder auch als mechanischer Fühler,
beispielsweise als Fliehkraftschalter, ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist die Benutzung des Motorstromes als Bezugsgröße für die Herabsetzung der

Ankerdrehzahl, da hier nur ein geringer zusätzlicher Bauaufwand erforderlich ist. Im Stromkreis des Handwerkzeuges kann hierfür ein Uberstromdetektor vorgesehen sein, durch den beim Auftreten eines dem Rutsch-

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moment entsprechenden Stromes die Ankerdrehzahl herabgesetzt wird. Vorteilhaft wird dabei der Auslösestrom so festgelegt, daß die Herabsetzung der Ankerdrehzahl geringfügig vor dem Ansprechen der Rutschkupplung erfolgt.

Bei Handwerkzeugen ohne elektronische Drehzahlregelung kann durch das Ansprechen der Rutschkupplung die Versorgungsspannung durch Phasenanschnitt mittels eines steuerbaren Halbleiters so weit herabgesetzt werden, daß die Ankerdrehzahl unter einem Wert bleibt, der ernsthaften Verschleiß an der Rutschkupplung verursachen würde.

Bei Handwerkzeugen mit elektronischer Drehzahlregelung kann das von der Bezugsgröße gewonnene Signal direkt im Elektronik-Baustein verwendet werden, um vom Normalbetrieb zu einer herabgesetzten Solldrehzahl des Ankers oder einer vorgegebenen max. Dj.eh.zahldifferenz zwischen den beiden Reibscheiben zu kommen.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. In den beigefügten Figuren zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch

eine Elektrohandbohrmaschine,

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Fig. 2 die schematische Getriebe

abwicklung des in Fig. 1 dargestellten Handwerkzeugs,

Fig. 3 das Schaltschema einer Dreh-

zahlherabsetzungssteuerung

mit der Messung von zwei Drehzahlen,

Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechendes

Schaltschema mit nur einer Stillstandsüberwachung der

Abtriebswelle und

Fig. 5 ein den Fig. 3und 4 entsprechen

des Schaltschema mit Verwendung eines Überstromdetektors zur Steuerung der Drehzahlherab-

setzung.

Beim in den Fig. 1 und 2 teilweise dargestellten Handwerkzeug ist in einem mehrteiligen Gehäuse 1 ein Motoranker 2 drehbar gelagert, dessen Ritzelwelle 3

im Zahnrad 4 einer Zwischenwelle 5 eines Übersetzungsgetriebes 6 kämmt. Die Zwischenwelle 5 des Übersetzungsgetriebes 6 weist zwei Zahnräder 7 und 8 auf, durch die wahlweise über ein Schaltrad 9 eine Abtriebswelle mit zwei unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar

ist. Das Schaltrad 9 kann über eine Übersetzungsums cha ltvorrichtung 11 geschaltet werden.

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Auf dor Abtriebswelle IO ist eine Workzeugaufnahine beispielsweise in Form eines Bohrfutters 12 vorgesehen.

Im Zahnrad 4 ist eine Rutschkupplung Ii angeordnet, durch die beim Erreichen eines vorbestimmten Drehmoments das Za'inrad 4 auf der Zwischenwelle 5 durchrutschen kann.

Im Antrieb ist vor und nach der Rutschkupplung 13 jeweils ein Drehzahlaufnehmer 14 bzw. 15 angeordnet, wobei wie in Fig. 2 angedeutet, beispielsweise die Zähne des Ritzels der Ritzelwelle 3 und des Zahnrads 7 als Impulsgeber für die Drehzahlaufn^hner 14 bzw.

15 dienen. Die Drehzahl aufnehmer 14 und 15 können in bekannter Weise als Tachogeneratoren ausgebildet sein. Es können aber auch induktive und kapazitive Meßverfahren zur indirekten Drehzahlbestimmung des Motorankers 2 und der Zwischenwelle 5 bzw. der Abtriebswelle 10 dienen.

In Fig. 3 ist die Anordnung der Fig. 2 schematisiert dargestellt. Dabei sind die beiden Drehzahl abnehmer 14 und 15 mit einer elektronischen Drehzahlregelung

16 gekoppelt, durch die beim Durchrutschen der Rutschkupplung 13, also einer Abweichung des Fr efj-uen ζ Verhältnisses der abgegebenen Frequenzen der Drehzahlaufnehmer 14 und 15 vom Normalwert die Drehzahl des Motorankers 2 Ln bekannter Weise herabgeregelt

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wird. Die Herabsetzung der Drehzahl erfolgt so weit, daß nine bestimmte vorgegebene Drehzahldiffcrcnz an der Rutschkupplung 13 nicht überschritten wird, so daß die dort in Reibungswärme umgewandelte Energie noch keinen Kupplungsschaden hervorruft und so der Bedienungs person genügend Zeit bleibt, um die Überbelastung bzw. Blockierung der Abtriebswelle 10 zu beseitigen bzw. den Antrieb von Hani stillzusetzen, wenn dies nicht kurzfristig möglich ist. Die Einhaltung der Drehzahldifferenz an der Rutschkupplung 10 ist auch bei vollständiger Blockierung der Abtriebswelle 10 möglich.

Da häufig bei einer Überb^lastung die Abtriebswelle 10 blockiert ist, kann wie in Fig. 4 dargestellt, ein solches Blockieren durch einen Bewegungsfühler 15' ermittelt werden, durch den dann die Sollwertvorgabe der elektronischen Drehzahlregelung 16 vom Normalwert auf einen reduzierten Wert eingestellt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist im Motor-Stromkreis ein Überstromdetektor 17 angeordnet, durch den beim überschreiten eines vorgegebenen Stromwerts die Drehzahlsollvorgabe der elektronischen Drehzahlregelung 16 herabgesetzt wird und so die Wotordrehzahl entsprechend dem Leistungsaufnahmevermögen der

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Rutschkupplung J 3 orrii fir ί <ft v/lrci. Jn ilen Schaltsehernen der l'ig. Ϊ hi κ Ί i.:;l der Met zun.sdi! uß 18 und ein Botriobsschalter 1'J schematisch darcfostf?!It.

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Claims

Ansprüche

(l. J Elektromotorisch angetriebenes Handwerkzeug, bei dem zwischen dem Motoranker und einer Abtriebswelle eine Rutschkupplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Durchrutschen der Rutschkupplung (13) oder beim Erreichen eines bestimmten Motorstromes oder beim Stillstand dor Abtriebswelle (10) die Drehzahl des Motorankers (2) herabgesetzt ist.
2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter der Rutschkupplung (13) jeweils ein Drehzahlaufnehmer (14,15) vorgesehen ist und bei einer Abweichung des Drehzahlverhältnisses vom Normalwert eine Drehzahlherabsetzung des Motorankers (2) erfolgt.
3. Handwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet -, daß der durch das Durchrutschen der Rutschkupplung (13) verursachte Drehzahlunterschied durch Herabsetzen der Motorankerdrehzahl begrenzt ist.

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4. Handwerkzeug nach Anspruch 2 mit elektronischer Drehzahlregelung und mindestens ejj-nem Tachogenerator, de<lurch gekennzeichnet, daß-als Drehzahlaufnehmer (14,15) zwei Tachogeneratoren vorgesehen sind, durch die über die elektronische Drehzahlregelung (16) bei einer Abweichung des Solldrehzahlverhältnisses eine Herabsetzung der Motorankerdrehzahl erfolgt.
5. Handwerkzeug nach Anspruch 1 mit einer elektronischen Drehzahlregelung, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Stromkreis ein Uberstromdetektor (17) vorgesehen ist, durch den beim Auftreten einer zu hohen Stromaufnahme die Motorankerdrehzahl herabgesetzt ist.
6. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rutschkupplung (13) und der Abtriebswelle (10) ein Bewegungsfühler (15¹) vorgesehen ist, durch den bei einem festgestellten Stillstand oder einer niedrigen Drehzahl die Motorankerdrehzahl herabsetzbar ist.

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7. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne zweier vor bzw. nach der Rutschkupplung (13) angeordneter Zahnräder (4,7) mit den zugeordneten Drehzahlaufnehmern (14,15) zusammenwirken.
8. Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlherabsetzung über einen Thyristor oder Triac die Versorgungsspannung des Elektromotors herabsetzbar ist.

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