DE3519803A1

DE3519803A1 - Steuereinrichtung fuer eine motorsaege

Info

Publication number: DE3519803A1
Application number: DE19853519803
Authority: DE
Inventors: Bo Christer Göteborg Andreasson; Jan Ove Partille Donnerdal; Hans Ingemar Kode Ström
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1985-12-19
Also published as: SE8403280D0; SE8403280L; IT1182758B; DE3519803C2; SE442842B; IT8548221A0; BR8502847A; JPS6116803A; US4656985A

Description

Aktiebolaget Electrolux Stockholm/Schweden

Steuereinrichtung für eine Motorsäge

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zum Freigeben einer Kettenbremse in einer motorgetriebenen Kettensäge, die während des Betriebs beispielsweise bei einem Abschwenken die Tendenz aufweist, einen sogenannten Rückschlag zu erzeugen, durch den die Säge gegen die Bedienperson geschleudert wird.

Es ist bereits bekannt, in Motorsägen eine Kettenbremse mit einer zugehörigen Auslösevorrichtung vorzusehen, so daß die Sägenkette in einem frühen Stadium eines derartigen Rückschlags angehalten wird. Bei mechanischen Auslösevorrichtungen sind die Teile gelegentlich einer Verschmutzung und einem Abrieb usw. ausgesetzt, die die Vorrichtung nicht mehr einwandfrei arbeiten lassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vollständig elektrische Auslösevorrichtung ohne bewegliche Teile anzugeben .

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Steuereinrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Eigenschaft von Motorsägen ausgenutzt, nämlich die Tatsache, daß die Energie für die Erzeugung eines Rückschlags den rotierenden Teilen des Motors (Schwungrad, Kurbelwelle, Kupplung) entnommen wird. Da der Rückschlag von diesen Teilen die Energie entnimmt, wird die Drehzahl des Motors drastisch verringert. Während des normalen Betriebs kann die Drehzahl auch vermindert werden, aber dann erfolgt dies während einer längeren Zeitdauer als der Zeitdauer eines Rückschlags. Eine plötzliche Verminderung der Drehzahl kann somit als ein Kennzeichen eines Rückschlags verwendet werden und die Abnahme tritt sofort bei der Entstehung auf, was bedeutet, daß dieses Kennzeichen das schnellste von allen ist. Die praktische Verwendung des Kennzeichens findet in einem elektronischen Umdrehungsmesser statt, der in Zusammenarbeit mit einer zugeordneten logischen Einheit ein Signal für die Freigabe einer elektrisch gesteuerten Kettenbremse erzeugt.

Eine Ausführungsform der Freigabeeinrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Freigabeeinrichtung,

Fig. 2 zwei zusammengehörende Zeitdiagramme der Einrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Zündsystem mit einem Mikroprozessor und einem Steuerschaltkreis für eine Kettenbremse.

Fig. 1 zeigt in der Form eines Schaltbilds, wie die elektrische Verdrahtung der Einrichtung grundsätzlich ausgeführt

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werden kann. Elektrische Impulse von dem elektrischen System der Motorsäge (dem Zündsystem oder ähnlichem) werden einem Frequenz-Spannungsumsetζer 10 zugeführt, der an seinem Ausgang 11 eine Spannung V abgibt, die der Frequenz der Impulse analog ist. Da die Impulsfrequenz proportional oder gleich der Drehzahl ist, folgt die erzeugte Spannung den Veränderungen der Drehzahl. Der Ausgang 11 ist über einen Kondensator 12 mit einem Operationsverstärker 13 verbunden, der als differenzierender Schaltkreis ausgebildet ist und durch einen Widerstand 14 überbrückt ist. Der Ausgang 14 des Schaltkreises stellt dann eine Spannung dar, die eine invertierte erste Ableitung D der Spannung V darstellt. In Fig. 2 ist gezeigt, daß D 0 ist, wenn V konstant ist und bei kleinem Abnehmen der Drehzahl bei D (bei abnehmendem V) zeigt D einen geringen positiven Wert. Eine derartige Abnahme tritt auf, wenn die Säge mit einer normalen Last getrieben wird. Eine größere und schnellere Abnahme tritt bei K als Folge eines Rückschlags • auf. Die erste Ableitung wird plötzlich auf einen höheren Wert verändert/ Die differenzierte Spannung wird einem Vergleicher 16 zugeführt, an dem auch eine Referenzspannung Vr anliegt. Wenn diese Spannung durch die differenzierte Spannung überschritten wird, gibt der Vergleicher 16 ein Ausgangssignal ab, das angibt, daß ein Rückschlag auftritt.

In Fig. 3 ist ein Zündsystem schematisch dargestellt, das mit einer Freigabeeinrichtung versehen ist, die in einen Mikroprozessor 17 eingebaut ist, der in einem elektrischen System der Motorsäge, hauptsächlich im Zündsystem enthalten ist. Der Prozessor 17 hat einen eingebauten Zeitgeber, der die Zeit einer Umdrehung der Motorwelle mittels Referenzzeiten auf einer Spannungskurve mißt, die durch einen Zündgenerator 18 induziert wird. Dieser weist ein übliches Wicklungspaar 19, 20 und einen Magneten 21 auf, der an einem Schwungrad angeordnet ist. Die Stromversorgung für die elektrischen Schaltkreise wird durch die negativen Halbschwingungen der Primär-

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spannung der Wicklung 19 erreicht, wobei ein Kondensator 22 auf eine Vertriebsspannung aufgeladen wird. Ein Transistorverstärker 23 wird dazu verwendet, Impulse bei der Referenzzeit auf der Spannungskurve zu erzeugen, wobei die Zeit in diesem Fall 0,6 Volt vor dem Nulldurchgang auf dem aufsteigenden Teil der Kurve auftritt. Der Impuls wird dem Prozessor 17 als ein Startsignal für den im folgenden beschriebenen Vorgang zugeführt.

Der Eingang, an dem ein Signal anliegt, wird abgetastet und die Zeit wird als Referenzzeit gespeichert. Das Speichern ist möglich,.da der Mikroprozessor 17 einen Zeitgeber hat, der mit einer festen Frequenz läuft. Bei jeder Referenzzeit wird eine Anzahl von Zeitimpulsen, die nach der vorhergehenden Referenzzeit auftreten, registriert. Die Anzahl der Impulse entspricht einer Umdrehung der Kurbelwelle um 360°. Durch die Division der Anzahl der Impulse zwischen den Referenzzeiten durch eine vorgegebene Zahl, z.B. 16 ergibt sich eine Zahl, die einer Vorzündung von 360/16 = 22,5° entspricht. Diese Zahl wird als Referenzzahl bezeichnet und stellt Speicherdaten dar, die in einem statischen Speicher des Prozessors 17 gespeichert werden. Die Referenzzahl kann von der Drehzahl abhängig sein, und ist bei niedrigen Drehzahlen umgekehrt proportional. Wenn die Anzahl der Zeitimpulse diese Referenzzahl erreicht, wird die Zündung über einen Ausgang 24 am Prozessor 17 eingeleitet. Der Zeitgeber wird nach dem Ablauf der Referenzzeit immer auf 0 gesetzt und das Zählen bis zur Referenzzahl findet bei jedem Zündfunken statt. Bei höheren Drehzahlen ist die Referenzzahl derart abhängig von der Drehzahl, daß sie eine für den jeweiligen Motor geeignete Zündcharakteristik angibt.

Der besondere Teil der Einrichtung, der sich auf die Freigabe der Kettenbremse bezieht, umfaßt den Transistor 25, eine

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Spule 26 eines Elektromagneten und einen Kondensator 27. Die Basis des Transistors 25 ist an einem Ausgang 28 des Prozessors 17 angeschlossen, der ein von einem Zeitgeber und Speicherschaltkreisen des Prozessors 17 abgeleitetes Signal erzeugt. Der Transistor 25 schließt den Schaltkreis, so daß ein Strom vom Kondensator 27 durch die Spule 26 fließt. Der Elektromagnet steuert eine Verriegelungseinrichtung der Kettenbremse, welche dann ein Anziehen der Bremse erlaubt. Das Signal entsteht durch Messen der Zeit T der Umdrehung mittels des Zeitgebers, wobei die Zeit von einer Umdrehung zur anderen verlängert wird, wenn ein Rückschlag auftritt. Die Bedingung für eine Freigabe der Bremse ist, daß

^Tn - ^Tn-1 > ^A'

wobei T die Zeit der η-ten Umdrehung ist und T₁ die Zeit der vorhergehenden Umdrehung ist. A ist eine Referenzzahl, die proportional der Umdrehung ist, beispielsweise ^T _n/8. Um A für jeden Typ einer Motorsäge zu bestimmen, sind praktische Tätigkeiten notwendig, bei denen es erforderlich ist, die Zeit der Umdrehung im Fall eines Rückschlags und zu einem Zeitpunkt vor einem derartigen Fall zu messen, und die Verlängerung der Zeit zu berechnen. Die Berechnung gehört zur üblichen Benutzung eines Prozessors und als ein Beispiel wird in der Zeichnung eine Standardzahl eines derartigen geeigneten Prozessors angegeben.

Das Problem, den Kondensator 27 aufzuladen, wird durch einen besonderen Ladeschaltkreis gelöst, der in Fig. 3 angegeben ist. Der Kondensator 27 wird von derselben Quelle wie andere elektronische Bauteile versorgt, nämlich von den negativen Halbschwingungen des Zündgenerators 18, d.h. von dem Überschuß an Energie, der verbleibt, nachdem die elektrischen Bauteile versorgt werden. Jedoch ist es nicht möglich, die negativen Halbschwingungen bereits beim Start zum Aufladen zu verwenden, da die elektronischen Bauteile während des Startvor-

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gangs die gesamte verfügbare. Energie benötigen. In der Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß ein drehzahlabhängiger Schalter den Ladeschaltkreis erst dann zum Kondensator 27 durchschaltet, wenn der Motor eine vorgegebene Drehzahl, z.B. 3000 U/irdn erreicht hat. Der Schalter kann hier ein Transistorverstärker 29 sein, der an einem Ausgang 30 des Prozessors 17 angeschlossen ist, wo das Signal erscheint, wenn die Drehzahl etwa 3000 beträgt, was dann zur Folge hat, daß der Kondensator über einen Widerstand 31 aufgeladen wird. Das Signal entsteht in einem Register, das einen Drehzahlbereich > 3000 U/min aufzeichnet. Das Register wird mit einem Ausgangscode vom Zeitgeber des Prozessors 17 versorgt, der während jeder Umdrehung der Motorwelle bis zu einem Code aufwärtszählt, welcher in eine Drehzahl des Motors umgesetzt werden kann. Das Register hat die Eigenschaft, das Signal abzugeben, wenn es mit einem Zeitgebercode versorgt wird, der einer Drehzahl > 3000 entspricht.

Die eben beschriebene Einrichtung ist als Ausführungsbeispiel von Ausführungsformen der Erfindung aufzufassen, die unter Verwendung üblicher Hilfsmittel verändert werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können negative und positive Halbschwingungen der erzeugten Spannung wechselweise für die Versorgung der Bauteile bzw. des Zündfunkens verwendet werden. Darüberhinaus stützt sich die Beschreibung auf ein System magnetisch induzierter Zündspannung, aber die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar auf Systeme mit Kondensatorentladung.

Ein weiteres Merkmal, das den Wert der Erfindung erhöht, besteht in einem Schaltkreis im Mikroprozessor, der das Drehmoment des Motors vermindert, wenn die Bremse betätigt ist. Das Drehmoment wird durch das Sperren der Zündung während jeder zweiten (oder dritten, vierten) Umdrehung begrenzt. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Schaltkreis als ein UND-Schaltkreis und ein bistabiles Flip-Flop aufgefaßt

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werden, die beide am Ausgang 24 des Prozessors 17 angeschlossen sind. Der Ausgang des Flip-Flops ist mit dem anderen Eingang des UND-Schaltkreises verbunden und dessen Ausgang ist die Basis des nachfolgenden Transistors (Fig.3). Jedoch weist die Basis auch eine Verbindung zu dem Ausgang 24 über einen parallelen Zweig auf, der einen Schalter einschließt, der normalerweise geschlossen ist und auf diese Weise den UND-Schaltkreis und das Flip-Flop überbrückt. Bei dem Auftreten eines Rückschlags unterbricht der Schalter die Verbindung, so daß der ÜND-Schaltkreis und das Flip-Flop in Tätigkeit gesetzt werden und eine Sperrung jedes zweiten Zündfunkens auslösen. Dies wird das Drehmoment vermindern und die Fliehkraftkupplung und die Kurbelwelle der Motorsäge schonen. Der Schalter wird in einen geschlossenen Zustand zurückversetzt, wenn die Bremse wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht wird.

Claims

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für eine Motorsäge mit einem eine Sägenkette antreibenden Motor und einer Kettenbremse/ die in eine Ausgangsposition einstellbar ist, in der sie mittels einer elektrisch gesteuerten Freigabeeinrichtung freigebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender für ein Freigabesignal an die Bremse in Form eines elektronischen Zeitgebers zum Aufzeichnen der Zeit T eines bestimmten Winkels ^J η

während einer Zeitdauer der Drehung der Motorwelle und auch der Zeit T₁ desselben Winkels während einer anderen Zeitdauer und logische Schaltkreise ausgebildet ist, um die Differenz T-T_-1 zu berechnen und eine Bezugszahl A zu speichern, die ein Kennzeichen eines sogenannten Rückschlags ist, wenn T -T_-1 größer als A ist, was eine Bedingung für den Sender darstellt, das Signal abzugeben.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sender ein integraler Bestandteil eines Mikroprozessors (17) in der Motorsäge ist.

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3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der in dem Mikroprozessor (17) integrierte Zeitgeber mit einer besten Frequenz läuft und bei jeder Umdrehung der Motorwelle erneut gestartet wird und mit den logischen Schältkreisen verbunden ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet / daß der Mikroprozessor (17)in dem Zündsystem des Motors enthalten ist und derart angeschlossen ist, daß er bei jeder Umdrehung der Motorwelle Impulse von einem in dem Motor vorgesehenen Zündgenerator (18) empfängt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sender an einem Verstärker angeschlossen ist und diesem das Freigabesignal zuführt und weiter mit einem Elektromagnet (26) in einem Steuerschaltkreis zur Freigabe der Bremse verbunden ist.