DE3302985C2

DE3302985C2 -

Info

Publication number: DE3302985C2
Application number: DE19833302985
Authority: DE
Inventors: Guenter 6074 Roedermark De Schumann
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1983-01-29
Filing date: 1983-01-29
Publication date: 1988-02-18
Also published as: DE3302985A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrantrieb für eine trag bare Handbrennschneidmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive for a trag bare hand cutting machine according to the generic term of Claim 1.

Bei einer tragbaren Handbrennschneidmaschine, wie sie von der An melderin beispielsweise unter dem Namen Quicky vertrieben wird, wird zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Brenner aggregats ein Potentiometer verstellt, das im Lastkreis eines Universalmotores (Reihenschlußmotores) angeordnet ist. Durch das Potentiometer kann die Drehzahl des Uni versalmotors in weiten Grenzen gesteuert werden.With a portable hand-held cutting machine such as that from the An for example under the name Quicky, is used to set the travel speed of the burner A potentiometer is adjusted in the load circuit a universal motor (series motor) arranged is. The speed of the Uni versal motor can be controlled within wide limits.

Dabei ist es jedoch nötig, das Potentiometer in großer Bauform und somit hohem Gewicht auszubilden, da der gesamte Ankerstrom über das Potentiometer fließt. Dies führt einerseits zu einer Anordnung des Potentiometers bzw. der Drehzahlregelschaltung in dem Motorgehäuse und andererseits zu einem großen Leistungs abfall bzw. einem geringen Wirkungsgrad des Universal motores durch den Verbrauch der Leistung am Regler in Form von Wärme. Durch die Anordnung der Drehzahlregel schaltung im Motorgehäuse wird diese Wärme dem Motor zugeleitet.However, it is necessary to use a large potentiometer Design and thus high weight, because the entire Armature current flows through the potentiometer. this leads to on the one hand to an arrangement of the potentiometer or the speed control circuit in the Motor housing and on the other hand to a great performance waste or a low efficiency of the Universal through the consumption of power at the controller Form of heat. By arranging the speed control circuit in the motor housing, this heat is transferred to the motor forwarded.

Eine Drehzahlregelschaltung o. g. Ausbildung ist in Her stellung und Betrieb kostenintensiv.A speed control circuit o. G. Training is in Her position and operation cost-intensive.

Aus der DE-AS 17 63 460 ist eine Drehzahlregelschaltung mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen im Zusammenhang mit einem Nähmaschinenantrieb bekannt. Durch einen im Lastkreis angeordneten Brüc kengleichrichter folgen die Halbwellen in zeitlich kurzen Abständen aufeinander, so daß es nur zu einer ge ringen Ausbildung der EMK kommt. Hinzu kommt, daß in der Drehzahlregelschaltung die Anker- (EMK) und Feldspannung gemeinsam über Dioden als Istwert zurückgeführt wird. Dieser Istwert ist nicht drehzahlproportional und führt bei einer gegenüber der Feldspannung kleineren EMK nicht zur Drehzahlstabilisierung. Der Istwert wird über einen Transistor verstärkt und invertiert und erst nach diesen Maßnahmen mit dem Sollwert verglichen. Die Invertierung ist erforderlich, da sonst der Istwert die verkehrte Polarität aufweist. Der zusätzliche Transistor beeinflußt mit seinem Temperaturgang die Genauigkeit der Drehzahl regelschaltung, da er vor dem Soll-Istwert-Vergleich angeordnet ist. From DE-AS 17 63 460 is a speed control circuit with the features listed in the preamble of claim 1 in Known in connection with a sewing machine drive. By a bridge arranged in the load circuit The rectifier follows the half-waves in time short distances from each other, so that there is only one ge wrestling training comes the EMF. In addition, in the Speed control circuit the armature (EMF) and field voltage is fed back together via diodes as the actual value. This actual value is not proportional to the speed and leads not with a smaller EMF compared to the field voltage for speed stabilization. The actual value is over a Transistor amplified and inverted and only after this Measures compared with the target value. The inversion is necessary, otherwise the actual value will be the wrong one Has polarity. The additional transistor affects with its temperature response the accuracy of the speed control circuit, since it before the target-actual value comparison is arranged.

Der zusätzliche Transistor sowie der Impulstrafo und der Gleichrichter sind im Handgriff einer tragbaren Hand brennschneidmaschine nicht unterzubringen und verteuern die Herstellbarkeit einer Drehzahlregelschaltung um nahe zu 25%.The additional transistor as well as the pulse transformer and the Rectifiers are in the handle of a portable hand flame cutting machine not to accommodate and make expensive the manufacturability of a speed control circuit to close to 25%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fahrantrieb einer tragbaren Handbrennschneidmaschine gegenüber Netz- und Temperaturschwankungen sowie Laständerungen zu sta bilisieren. Dabei soll der Fahrantrieb in kleiner Bau form und mit geringem Gewicht kostengünstig hergestellt werden.The invention has for its object the drive a portable hand-held cutting machine compared to and temperature fluctuations as well as load changes to sta bilize. The drive system should be small in size shape and inexpensive to manufacture with low weight will.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrantrieb für eine trag bare Handbrennschneidmaschine durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is for a drive for a trag bare hand cutting machine by the characteristic Features of claim 1 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the invention are in the subclaims specified.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Drehzahlregelschaltung eine komprimierte, nur aus wenigen elektrischen/elektronischen und für kleine elektrische Steuerleistungen ausgelegten Bauteilen beste hende kostengünstige kleine Bauform aufweist. Durch das geringe Gewicht der Drehzahlregelschaltung ist ein Ein bau in den Trage- und Führungsgriff der Handbrennschneid maschine vorteilhaft möglich. Dabei wird der kleine und kostengünstige Aufbau der vorzugsweise als gedruckte Schaltung ausgebildeten Drehzahlregelschaltung auch durch die vorgeschlagene einfache Rückführung ohne galvanische Trennung, wie sie beispielsweise durch Optokoppler, Tachogenerator oder Impulstrafo vorgenommen werden kann, erzielt. Durch den Einbau in den Trage- und Führungs griff wird eine bessere Handhabung/Bedienbarkeit der Hand brennschneidmaschine bei gleichzeitiger Vermeidung einer Überhitzung des Motors erreicht. Dies insbesondere deshalb, da einerseits die nunmehr kleinere Drehzahl regelschaltung räumlich vom Motor getrennt angeordnet werden kann und andererseits eine ausreichende Tempe raturstabilität ohne Vorverstärker erreicht wird.The advantages achieved by the invention are that the speed control circuit is a compressed, only from a few electrical / electronic and for small ones electrical control components designed best has inexpensive small design. By the low weight of the speed control circuit is an on build in the carrying and guiding handle of the hand flame cutting machine advantageously possible. The small and inexpensive construction of the preferably as printed Circuit trained speed control circuit also through the proposed simple feedback without galvanic Separation, such as by optocouplers, Tachogenerator or pulse transformer can be made achieved. By installing in the carrying and guide handle is a better handling / operability of the hand flame cutting machine while avoiding a Motor overheated. This in particular this is because, on the one hand, the now lower speed control circuit spaced from the motor can be and on the other hand a sufficient temp raturability without preamplifier is achieved.

Vorteilhaft wird beim Betrieb des kostengünstigen Uni versalmotores durch die vorgeschlagene Rückführung der drehzahlproportionalen elektromotorischen Kraft (EMK) auch in den Taktpausen eine ausreichende Stabilität des Fahrantriebes gegenüber Last- und Netzschwankungen erreicht. Dabei ermöglicht die Potentialgleichheit zwi schen Soll-Istwertregelkreis und Lastkreis einen Aufbau der Drehzahlregelschaltung in einfachster Art und Weise. Darüber hinaus wird durch die Schaltung eine reproduzier bare Drehzahleinstellung über den gesamten Regelbereich erreicht, insbesondere auch im unteren Regelbereich, was bisher nur mit größerem schaltungstechnischen Aufwand möglich war.Is advantageous when operating the inexpensive university Versalmotores by the proposed return of the speed proportional electromotive force (EMF) Adequate stability even in the pauses of the travel drive against load and network fluctuations reached. The potential equality between setpoint-actual value control loop and load circuit a structure the speed control circuit in the simplest way. In addition, the circuit reproduces Adjustable speed over the entire control range achieved, especially in the lower control range, what so far only with a greater amount of circuitry was possible.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Änderung und Austausch von lediglich zwei Wider ständen in der vorgeschlagenen Drehzahlregelschaltung der Universalmotor der Handbrennschneidmaschine mit un terschiedlichen Netzspannungen, wie 220 V, 110 V, 42 V, 24 V Wechselspannung verbunden und betrieben werden kann.Another advantage of the invention is that by changing and exchanging only two cons stood in the proposed speed control circuit the universal motor of the hand cutting machine with un different mains voltages, such as 220 V, 110 V, 42 V, 24 V AC can be connected and operated.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Hinweis auf weitere vorteil hafte Merkmale näher beschrieben. Es veranschaulichtAn embodiment is shown in the drawing and will be referred to below with reference to further advantages adhesive features described in more detail. It illustrates

Fig. 1 eine Handbrennschneidmaschine mit dem Fahran trieb in Teilschnittdarstellung; Figure 1 is a hand-held cutting machine with the Fahran driven in partial sectional view.

Fig. 2 das elektrische Schaltbild der Drehzahlregel schaltung nach der Erfindung. Fig. 2 shows the electrical diagram of the speed control circuit according to the invention.

In Fig. 1 ist eine tragbare Handbrennschneidmaschine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die tragbare Hand brennschneidmaschine 10 besteht aus einem Gehäuse 11, einer Brennerhöhen- 13 und Seiteneinstellung 14, einem nicht näher dargestellten Brennerhalter, mit einem eben falls nicht näher dargestellten Schneidbrenner, Führungs rollen 12 und einem Führungs- und Tragegriff 16.In Fig. 1, a portable hand-held cutting machine is designated in its entirety by 10 . The portable hand cutting machine 10 consists of a housing 11 , a torch height 13 and side adjustment 14 , a torch holder, not shown, with a cutting torch, if not shown, guide roll 12 and a handle 16 .

In dem Gehäuse 11 ist ein Reihenschlußmotor 18 (Fig. 2) zum Antrieb der tragbaren Handbrennschneidmaschine 10 angeordnet. Die Drehzahl des Reihenschlußmotores 18 wird vorzugsweise durch eine von Hand stufenlos verstell baren Drehknopf 19 im Führungs- und Tragegriff 16 ver stellt.A series motor 18 ( FIG. 2) for driving the portable manual cutting machine 10 is arranged in the housing 11 . The speed of the series motor 18 is preferably ver by a hand infinitely adjustable rotary knob 19 in the guide and carrying handle 16 .

Der Drehknopf ist in einer Vertiefung 17 des Führungs- und Tragegriffs 16 auf einem als Welle ausgebildeten Schleifer 20 (Fig. 2) des Stellwiderstandes 21 angeordnet. Über eine Gewindeverbindung 70 bzw. Quetschverbindung 71 ist die Welle und somit der Stellwiderstand 21 und der Drehknopf 19 an einem im Führungs- und Traggriff 16 aus gebildeten Steg 72 befestigt. Der Stellwiderstand 21 ist mit der Platine 15 der Drehzahlregelschaltung verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Stellwiderstand 21 mit der Eingangsklemme 22 an den Regelkreis 23 (Strichpunkt linie) angeschlossen. Der Regelkreis 23 ist mit dem Lastkreis 24 (Vollinie) über die Klemme 25 verbunden. In dem Regelkreis 23 ist ein Widerstand 26 von 1 kΩ in Reihe zu einem Widerstand 27 von 10 kΩ zur Spannungsbegrenzung geschaltet. Zwischen der Klemme 25 und den Widerständen 26, 27 ist eine Gleichrichter diode 28 zur Erzeugung einer einseitig gerichteten Halb wellenspannung angeschlossen.The rotary knob is arranged in a recess 17 of the guide and carrying handle 16 on a grinder 20 ( FIG. 2) of the variable resistor 21 designed as a shaft. Via a threaded connection 70 or crimp connection 71 , the shaft and thus the variable resistor 21 and the rotary knob 19 are attached to a web 72 formed in the guide and carrying handle 16 . The variable resistor 21 is connected to the circuit board 15 of the speed control circuit. As shown in FIG. 2, the variable resistor 21 is connected to the control circuit 23 (chain line) with the input terminal 22 . The control circuit 23 is connected to the load circuit 24 (full line) via the terminal 25 . In the control circuit 23 , a resistor 26 of 1 kΩ is connected in series to a resistor 27 of 10 kΩ for voltage limitation. Between the terminal 25 and the resistors 26, 27 , a rectifier diode 28 is connected to generate a unidirectional half-wave voltage.

Bei der Betätigung des Drehknopfes 19 erfolgt eine Ver schiebung des Schleifers 20 und somit eine Erhöhung oder Erniedrigung der Halbwellenspannung zur Steuerung des im Lastkreis 24 angeordneten Thyristors 29. Zwischen Stell widerstand 21 und Thyristor 29 ist über Leitung 30 des Soll-Regelkreises 23 ein Unÿunction-Transistor (UJT) 31 geschaltet. Die positive Halbwellenspannung hinter der Gleichrichterdiode 28 und dem Widerstand 27 ist über Leitung 33 und Widerstand 34 an Basiskontakt 35 ange schlossen und dient somit als Betriebsspannung des UJT und als Ladespannung für den durch Leitung 30 gebildeten Kippkreis.When the rotary knob 19 is actuated, a displacement of the grinder 20 takes place and thus an increase or decrease in the half-wave voltage for controlling the thyristor 29 arranged in the load circuit 24 . Between control resistor 21 and thyristor 29 , a Unÿunction transistor (UJT) 31 is connected via line 30 of the desired control circuit 23 . The positive half-wave voltage behind the rectifier diode 28 and the resistor 27 is connected via line 33 and resistor 34 to the base contact 35 and thus serves as the operating voltage of the UJT and as the charging voltage for the trigger circuit formed by line 30 .

Zur Begrenzung und Stabilisierung der Ampliduten der Halb wellen ist im Nebenschluß an den Regelkreis 23 eine Z-Diode (Zener-Diode) 36 angeschlossen.To limit and stabilize the amplitudes of the half-waves, a Z-diode (Zener diode) 36 is connected in the shunt to the control circuit 23 .

Jede Halbwelle beginnt von neuem über den Stellwiderstand 21 den Kondensator 37 aufzuladen. Ist die Spannung am Emitter 38 bis zum Durchbruchswert angestiegen, dann wird die Strecke Emitter 38/Basiskontakt 39 niederohmig, der Kondensator 37 entlädt sich über Diode 40, Widerstand 41 und die Thyristorzündstrecke 42; der Thyristor 29 wird durchgeschaltet. Der nun im Lastkreis 24 über Thyristor 29 fließende Strom erregt die in Reihe mit dem Ausgang 56 des Thyristors 29 geschaltete Feldwicklung 43 und den Anker 44 während der Zeitdauer, in der der Thyristor 29 durchge schaltet ist. Der Anker 44 dreht sich in dem durch die Feldwicklung 43 erzeugten Magnetfeld und treibt unter Zwischenschaltung eines nicht näher dargestellten Getriebes die Führungsrollen 12 der tragbaren Handbrennschneidmaschine 10 an.Each half-wave begins again to charge the capacitor 37 via the variable resistor 21 . If the voltage at the emitter 38 has risen to the breakdown value, then the path emitter 38 / base contact 39 becomes low-resistance, the capacitor 37 discharges via diode 40 , resistor 41 and the thyristor ignition path 42 ; the thyristor 29 is turned on. The current flowing in the load circuit 24 via thyristor 29 excites the field winding 43 connected in series with the output 56 of the thyristor 29 and the armature 44 during the period in which the thyristor 29 is switched through. The armature 44 rotates in the magnetic field generated by the field winding 43 and drives the guide rollers 12 of the portable hand-held cutting machine 10 with the interposition of a gear, not shown.

In der Leitung 46 der Ist-Rückführung 45 (Strichlinie), die mit der Klemme 47 an den Regelkreis 23 und über den Be grenzungswiderstand 48 von 4,7 kΩ an die Ausgangsklemme 49 des Stellwiderstandes 21 angeschlossen ist, liegt ein Sieb widerstand 50 von 10 kΩ. Über den Siebwiderstand 50 erfolgt die Rückführung der Ist-Spannung.In the line 46 of the actual feedback 45 (dashed line), which is connected to the control circuit 23 with the terminal 47 and via the limiting resistor 48 of 4.7 kΩ to the output terminal 49 of the variable resistor 21 , there is a sieve resistor 50 of 10 kΩ. The actual voltage is fed back via the filter resistor 50 .

Zwischen der Leitung 46 der Ist-Rückführung 45 und der Lei tung 51 mit dem Widerstand 55 des Regelkreises 23 ist ein Glättungskondensator 52 angeschlossen.Between the line 46 of the actual feedback 45 and the Lei device 51 with the resistor 55 of the control circuit 23 , a smoothing capacitor 52 is connected.

Je nach Stellung des Schleifers 20 ist die Zeitdauer, in der der Thyristor 29 durchgeschaltet ist, der Erregerstrom und damit die Drehzahl größer oder kleiner.Depending on the position of the grinder 20 , the time period in which the thyristor 29 is switched on, the excitation current and thus the speed is greater or less.

Ist der Kondensator 37 entladen und fällt die Spannung am Emitter 38 des UJT 31 unter den Durchbruchswert, sperrt der Thyristor 29 und es kann kein Strom vom Netz 53 im Lastkreis 24 fließen (Taktpause).If the capacitor 37 is discharged and the voltage at the emitter 38 of the UJT 31 falls below the breakdown value, the thyristor 29 blocks and no current can flow from the network 53 in the load circuit 24 (clock pause).

Durch die parallel zu der Feldwicklung 43 geschaltete Frei laufdiode 54 fließt in den Taktpausen der in der Feldwicklung 44 entstandene induktive Reststrom, so daß der Anker 44 des Reihenschlußmotors 18 auch in den Taktpausen eine drehzahl proportionale Spannung (EMK) erzeugen kann, die als Istwert über die Leitung 46 und Leitung 51 zurückgeführt wird. Durch die Schaltung des Thyristors 29, der Feldwicklung 43 und des Ankers 44 in Reihe im Lastkreis 24, wobei die Feldwicklung 43 zwischen Thyristor 29 und Anker 44 angeordnet ist, wird vor teilhaft eine Potentialgleichheit an Klemme 80 und Leitung 51 erreicht sowie ferner die richtige Polarität des rückgeführten Istwertes (Ist-Regelkreis 45) gewährleistet.Due to the parallel to the field winding 43 free-wheeling diode 54 flows in the clock breaks of the inductive residual current generated in the field winding 44 , so that the armature 44 of the series motor 18 can also generate a speed-proportional voltage (EMF) in the clock breaks, which as an actual value the line 46 and line 51 is returned. By connecting the thyristor 29 , the field winding 43 and the armature 44 in series in the load circuit 24 , the field winding 43 being arranged between the thyristor 29 and the armature 44 , a potential equality is achieved at the terminal 80 and the line 51 and also the correct polarity of the returned actual value (actual control loop 45 ).

Wird nun eine gegenüber der am Stellwiderstand 21 einge stellten Solldrehzahl in dem Anker 44 erzeugte höhere dreh zahlproportionale elektromotorische Kraft (EMK) durch bei spielsweise Last- oder Netzschwankungen erzeugt und über die Ist-Rückführung 45 zurückgeführt, fällt die Ist-Span nung an Widerstand 55 gegenpolig zur Soll-Spannung ab. Dies führt zu einer Stabilisierung der Drehzahl.If a higher speed-proportional electromotive force (EMF) generated in the armature 44 compared to the setpoint speed set at the variable resistor 21 is generated by, for example, load or network fluctuations and fed back via the actual feedback 45 , the actual voltage drops to resistor 55 opposite pole to the target voltage. This leads to a stabilization of the speed.

Durch die Veränderung der Widerstandswerte der Widerstände 27 und 50 ist vorteilhaft der Betrieb des Regelkreises bzw. des Universalmotors 10 mit 220 V, 110 V, 42 V bzw. 24 V Wechselspannung möglich.By changing the resistance values of the resistors 27 and 50, it is advantageously possible to operate the control loop or the universal motor 10 with 220 V, 110 V, 42 V or 24 V AC voltage.

Claims

1. Travel drive for a portable hand-held cutting machine with a series motor, to which a speed control circuit is assigned, which has a controllable semiconductor arranged in the motor load circuit, the output of which is electrically connected to the motor armature with the interposition of a motor field winding bridged by a free-wheeling diode and whose control electrode is connected to a control circuit which can be supplied with the setpoint voltage set on an adjuster as the setpoint and the emf tapped via the motor armature as the actual value, characterized in that

a) the zero potential line ( 51 ) of the control circuit ( 23 ) between the field winding ( 43 ) and motor armature ( 44 ) is connected to the load circuit ( 24 ),
b) a resistance chain ( 20, 21, 26, 48, 55 ) having a setpoint potentiometer ( 20, 21 ) is connected at its first other end to the connection ( 25 ) of the controllable semiconductor ( 29 ) facing away from the motor and
c) the connection of the motor armature facing away from the zero potential line is connected via a return line ( 45 ) to a tap ( 47 ) of the resistor chain ( 20, 21, 26, 48, 55 ).

2. Drive according to claim 1, characterized in that in the actual feedback ( 45 ), a filter resistor ( 50 ) and a capacitor ( 52 ) for filtering out the portion of the control half-waves outstanding above the EMF value.

3. Travel drive according to claim 1, characterized in that between the setpoint potentiometer ( 19, 20, 21 ) and the controllable semiconductor ( 29 ), a Unÿunction transistor ( 31 ) is arranged.

4. Travel drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the controllable semiconductor ( 29 ) is designed as a thyristor and is driven in phase control.

5. Travel drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the speed control circuit ( 23, 24, 45 ) in the guide and carrying handle of the manual cutting machine ( 10 ) is arranged.