DE3541639A1 - Device for stabilizing the rotation speed of a process machine which is driven by a commutator/series-wound motor - Google Patents

Device for stabilizing the rotation speed of a process machine which is driven by a commutator/series-wound motor

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Abstract

The device comprises a pulse transmitter (G) and a control section (S) which procures the pulse sequence of the pulse transmitter (G) for a triac (21) which meters the current and the voltage of the commutator/series-wound motor in order to stabilize the rotation speed. The pulse transmitter (G) is formed by a Hall probe (which converts the changing magnetic-field size of the rotating magnetic ring (24)) into a Hall voltage corresponding to this magnetic-field size) and a transmitter part which forms this Hall voltage into a digital pulse sequence which is dependent on the rotation speed (Fig. 4). …<IMAGE>…

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl einer Arbeitsmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for keeping constant the speed of a machine according to the generic term of claim 1.

Bei den üblichen Einrichtungen dieser Art finden Tachogeneratoren als Impulsgeber Verwendung, die zwar eine verhältnismäßig genaue Regelung der Drehzahl ermöglichen, jedoch relativ aufwendig sind (AEG-Prospekt - Bohrmaschine 'Powermatic').Tachogenerators are found in the usual devices of this type use as a pulse generator, which is a relatively accurate Enable control of the speed, but are relatively expensive (AEG brochure - 'Powermatic' drilling machine).

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß die Fertigungskosten wesentlich gesenkt sowie das Gewicht und die Größe derartiger Arbeitsmaschinen reduziert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.Proceeding from this, the invention is based on the object To further develop the device of the type mentioned at the beginning, that the manufacturing costs are significantly reduced as well as the weight and the Size of such machines can be reduced. This object is achieved by the in the characteristics of Features mentioned claim 1 solved.

Bei einer solchen Ausbildung ergibt sich zudem der Vorteil einer größeren Unempfindlichkeit der Einrichtung gegen Erschütterung und Schlag.With such a training there is also the advantage of greater insensitivity of the device to vibration and blow.

Die Erfindung wird nicht dadurch berührt, daß es an sich bekannt ist, den Hall-Effekt für Drehzahlmessung zu nutzen (MSR Kunststoffverarbeitung- Spritzgießen-Drehzahlmessung M.1.6, Karl Hanser Verlag München/Wien, Seiten 91, 92, 93, 99, veröffentlicht von der Gossen GmbH, D-8520 Erlangen, Nägelbachstr. 25). Denn eine drehzahlabhängige analoge Hall-Spannung ist an sich für eine Soll- Ist-Aufbereitung in einem Steuerteil für eine Einrichtung zur Drehzahlregelung nicht brauchbar, weshalb Hallsonden für solche Einrichtungen keine Verwendung fanden, obwohl Hallsonden seit Jahrzehnten bekannt sind.The invention is not affected by the fact that it is known per se is to use the Hall effect for speed measurement (MSR Kunststoffverarbeitung- Injection molding speed measurement M.1.6, Karl Hanser Verlag Munich / Vienna, pages 91, 92, 93, 99, published by the Gossen GmbH, D-8520 Erlangen, Nägelbachstr. 25). Because a speed-dependent analog Hall voltage is in itself for a target Actual processing in a control section for a device for Speed control is not usable, which is why Hall probes for such Facilities have not been used, although Hall probes have not been used Are known for decades.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. The invention based on the drawing of an embodiment explained.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den Impulsgeber der Einrichtung im Blockschaltbild, Fig. 1 of the pulse generator means in the block diagram,

Fig. 2,3 den Impulsgeber der Einrichtung in Seiten- bzw. Stirnansicht, Fig. 2.3 the encoder of the device in side and end views,

Fig. 4 das Blockschaltbild der mit einem Universalmotor verschalteten Einrichtung, Fig. 4 shows the block diagram of the interconnected with a universal motor means,

Fig. 5 einen mit der Einrichtung ausgerüsteten Universalmotor in Seitenansicht und Fig. 5 shows a universal motor equipped with the device in side view and

Fig. 6 eine Variante der Anordnung gemäß Fig. 5. Fig. 6 is a variant of the arrangement according to Fig. 5.

Die Einrichtung dient der annäherungsweisen Konstanthaltung der gewählten Drehzahl einer von einem Kollektor-Reihenschlußmotor (Universalmotor 19) bei wechselnder Last und/oder schwankender Netzspannung angetriebenen Arbeitsmaschine, z. B. einer Bohrmaschine, eines Bohrhammers, Meißelhammers, Winkelschleifers, einer Kreissäge und dergleichen. Ein polarisierter Magnetring 24 bzw. 24 a mit in gleichem Abstand voneinander angeordneten Polen rotiert synchron oder in einem konstanten Verhältnis zur Motordrehzahl. Ein die Pole des Magnetringes 24 bzw. 24 a abtastender, stationärer Impulsgeber G ist in einem konstanten Abstand zu den Polen des Magnetringes angeordnet. Ein Steuerteil S (Fig. 4), das einen Frequenzspannungswandler, einen Regelverstärker und eine Phasenanschnittssteuerung umfaßt, bereitet die digitale Impulsfolge des Impulsgebers G im Frequenzspannungswandler 18 auf. Das Steuerteil S wandelt dabei die Impulsfolge des Impulsgebers G im Frequenzspannungswandler 18 in eine Gleichspannung um. Diese Ist-Gleichspannung wird im Regelverstärker mit der eingegebenen Soll-Spannung verglichen. Das Ausgangssignal des Regelverstärkers steuert die Zündimpulsfolge in der Phasenanschnittssteuerung für den Triac 21. Der Triac 21 dosiert den Strom und die Spannung des Universalmotors 19 zur Konstanthaltung der Drehzahl. Der Impulsgeber G umfaßt eine Hallsonde 10, welche die sich ändernde Magnetfeldgröße des rotierenden Magnetringes 24 bzw. 24 a in eine dieser Magnetfeldgröße entsprechende Hall-Spannung umwandelt. Der Hallsonde 10 ist ein Geberteil (Impulsformer 12) nachgeschaltet, welcher Impulsformer 12 die vorgenannte Hall-Spannung in eine von der Drehzahl abhängige, digitale Impulsfolge formt. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe eines Silicium Hall-Effekt Schalters geschehen, der als Impulsgeber die Hallsonde 10 und den Impulsformer 12 in sich vereinigt.The device is used to keep the selected speed approximately constant of a driven by a collector series motor (universal motor 19 ) with changing load and / or fluctuating mains voltage, z. B. a drill, a rotary hammer, chisel hammer, angle grinder, a circular saw and the like. A polarized magnetic ring 24 or 24 a with poles arranged at the same distance from one another rotates synchronously or at a constant ratio to the motor speed. A stationary pulse generator G , which scans the poles of the magnetic ring 24 or 24 a , is arranged at a constant distance from the poles of the magnetic ring. A control part S ( FIG. 4), which comprises a frequency voltage converter, a control amplifier and a phase control, prepares the digital pulse train of the pulse generator G in the frequency voltage converter 18 . The control part S converts the pulse train of the pulse generator G in the frequency voltage converter 18 into a DC voltage. This actual DC voltage is compared in the control amplifier with the entered target voltage. The output signal of the control amplifier controls the firing pulse sequence in the phase control for the triac 21 . The triac 21 doses the current and the voltage of the universal motor 19 to keep the speed constant. The pulse generator G comprises a Hall probe 10 , which converts the changing magnetic field size of the rotating magnetic ring 24 or 24 a into a Hall voltage corresponding to this magnetic field size. The Hall probe 10 is followed by a transmitter part (pulse shaper 12 ), which pulse shaper 12 forms the aforementioned Hall voltage into a digital pulse sequence dependent on the speed. This can be done, for example, with the aid of a silicon Hall effect switch, which combines the Hall probe 10 and the pulse shaper 12 as a pulse generator.

Als Impulsformer 12 kann im übrigen ein Komparator oder ein Schmitt- Trigger Verwendung finden. Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 2, 3, 5 und 6) bilden die Hallsonde 10 einerseits und der Komparator bzw. Schmitt-Trigger andererseits eine in Kunstharz eingebettete bauliche Einheit. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist der Magnetring am Außenumfang, im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 axial polarisiert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 taucht ein konzentrisch zur Ankerwelle 23 verlaufender Innenflansch einer Kunststoffarmierung 25 a in eine Ringnut des Magnetringes 24 a formschlüssig ein.A comparator or a Schmitt trigger can also be used as the pulse shaper 12 . In the exemplary embodiment shown in the drawing ( FIGS. 2, 3, 5 and 6), the Hall probe 10 on the one hand and the comparator or Schmitt trigger on the other hand form a structural unit embedded in synthetic resin. In the exemplary embodiment in FIG. 5, the magnetic ring is axially polarized on the outer circumference, in the exemplary embodiment in FIG. 6. In the embodiment of Fig. 6 is a concentrically extending inner flange 23 to the armature shaft emerges a plastic reinforcement 25 a in an annular groove of the magnet ring 24 is a a positive fit.

Bei am Außenumfang vorgenommener Polarisierung des Magnetringes 24 ist dieser beidseits von scheibenförmigen Stützringen 25 eingeschlossen, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Dabei ist der Impulsgeber G von einem in das Gehäuse des Universalmotors 19 einsteckbaren Halter 22 aufgenommen. Wie aus Fig. 5 erkennbar, findet als Halter 22 ein Winkelprofil Verwendung, dessen parallel zur Ankerwelle 23 stehender Schenkel als Steckteil ausgebildet ist.When the outer ring is polarized, the magnetic ring 24 is enclosed on both sides by disk-shaped support rings 25 , as can be seen in FIG. 5. The pulse generator G is received by a holder 22 which can be inserted into the housing of the universal motor 19 . As can be seen from FIG. 5, an angle profile is used as the holder 22 , the leg of which is parallel to the armature shaft 23 is designed as a plug-in part.

Wie aus den Fig. 1-3 ersichtlich, weist der Impulsgeber G einen Plusanschluß 14, einen Minusanschluß 15 und einen Ausgang 16 auf, vor welchem ein Transistor 13 als Ausgangsverstärker angeordnet ist. Die der Drehzahl entsprechenden Impulse des Impulsgebers G werden am Ausgang 16 von dem Frequenzspannungswandler 18 des Steuerteils S abgenommen, welcher mit dem Ausgang 16 verschaltet ist. Das Steuerteil S bereitet auf der Grundlage eines Soll-Ist-Vergleiches mit Hilfe eines Regelverstärkers die Impulsfolge des Impulsgebers G für den angesteuerten Triac 21 auf, der den Strom und die Spannung des Universalmotors 19 durch Phasenanschnitt dosiert. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, liegt der Triac 21 im Stromkreis des Universalmotors 19 mit Anker 26 und Wicklung 27, auf dessen mit Antriebsritzel 29 versehener Ankerwelle 23 ein Ventilator 28 sitzt.As can be seen from FIGS. 1-3, the pulse generator G to a positive terminal 14, a negative terminal 15 and an output 16 is arranged as output amplifiers in front of which a transistor 13. The pulses of the pulse generator G corresponding to the rotational speed are taken at the output 16 from the frequency-voltage converter 18 of the control part S , which is connected to the output 16 . The control part S prepares the pulse train of the pulse generator G for the activated triac 21 , which doses the current and the voltage of the universal motor 19 by phase gating on the basis of a target-actual comparison with the aid of a control amplifier. As seen from Fig. 4, the triac 21 is in the current circuit of the universal motor 19 with anchor 26 and winding 27, on the drive pinion 29 provided with the armature shaft 23, a fan 28 is seated.

Der Begriff "Magnetring" ist im weitesten Sinne zu verstehen und umfaßt auch Magnetkörper, die nicht radialsymmetrisch ausgebildet sind.The term "magnetic ring" is to be understood and encompassed in the broadest sense also magnetic bodies that are not radially symmetrical.

Claims (12)

1. Einrichtung zur annäherungsweisen Konstanthaltung der gewählten Drehzahl einer von einem Kollektor-Reihenschluß-Motor (Universalmotor) bei wechselnder Last und/oder schwankender Netzspannung angetriebenen Arbeitsmaschine, z. B. einer Bohrmaschine, eines Bohr- oder Meißelhammers, Winkelschleifers, einer Kreissäge und dergleichen mit einem polarisierten Magnetring mit im Abstand voneinander angeordneten Polen, der synchron oder in einem konstanten Verhältnis zur Motordrehzahl rotiert, mit einem die Pole des Magnetringes abtastenden stationären Impulsgeber, sowie mit einem einen Frequenzspannungswandler, einen Regelverstärker und eine Phasenanschnittssteuerung umfassendes Steuerteil, das die Impulsfolge des Impulsgebers im Frequenzspannungswandler in eine Spannung umwandelt, im Regelverstärker mit der eingegebenen Sollspannung vergleicht und entsprechend der Abweichung vom Sollwert die Zündimpulsfolge für einen Triac in der Phasenanschnittssteuerung steuert, der den Strom und die Spannung des Universalmotors zur Konstanthaltung der Drehzahl dosiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (G) durch eine die sich ändernde Magnetfeldgröße des rotierenden Magnetringes (24, 24 a) in eine dieser Magnetfeldgröße entsprechende Hall-Spannung umwandelnde Hallsonde (10) und ein diese Hall-Spannung in eine drehzahlabhängige digitale Impulsfolge formendes Geberteil (Impulsformer 12) gebildet ist. 1. Device for approximately constant maintenance of the selected speed of a driven by a collector series motor (universal motor) with changing load and / or fluctuating mains voltage, for. B. a drilling machine, a hammer drill or chisel hammer, angle grinder, a circular saw and the like with a polarized magnetic ring with poles arranged at a distance from one another, which rotates synchronously or in a constant ratio to the motor speed, with a stationary pulse generator scanning the poles of the magnetic ring, and with a control part comprising a frequency voltage converter, a control amplifier and a phase angle control, which converts the pulse train of the pulse generator in the frequency voltage converter into a voltage, compares it in the control amplifier with the input target voltage and, in accordance with the deviation from the target value, controls the ignition pulse sequence for a triac in the phase control which controls the Current and the voltage of the universal motor metered to keep the speed constant, characterized in that the pulse generator ( G ) by changing the magnetic field size of the rotating magnetic ring ( 24, 24 a ) in one of these magnetic fields Hall sensor ( 10 ) converting the corresponding Hall voltage and a transmitter part (pulse shaper 12 ) forming this Hall voltage into a speed-dependent digital pulse train. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (G) ein Silicium Hall-Effekt Schalter ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the pulse generator ( G ) is a silicon Hall effect switch. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsformer (12) ein Komparator Verwendung findet.3. Device according to claim 1, characterized in that a comparator is used as the pulse shaper ( 12 ). 4. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsformer (12) ein Schmitt-Trigger Verwendung findet.4. Device according to claim 1, characterized in that a Schmitt trigger is used as the pulse shaper ( 12 ). 5. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallsonde (10) und der Komparator bzw. Schmitt-Trigger eine in Kunststoff eingebettete bauliche Einheit bilden.5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the Hall probe ( 10 ) and the comparator or Schmitt trigger form a structural unit embedded in plastic. 6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Komparator bzw. Schmitt-Trigger ein Ausgangsverstärker (Ausgangstransistor 13) zugeordnet ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the comparator or Schmitt trigger is assigned an output amplifier (output transistor 13 ). 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetring (24 a) axial polarisiert ist (Fig. 6).7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic ring ( 24 a ) is axially polarized ( Fig. 6). 8. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetring (24) am Umfang polarisiert ist (Fig. 5).8. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the magnetic ring ( 24 ) is polarized on the circumference ( Fig. 5). 9. Einrichtung nach Patentanspruch 7, 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein konzentrisch zur Ankerwelle (23) verlaufender Innenflansch (25 b) eines Stützringes (25 a) in eine Ringnut des Magnetrings (24 a) formschlüssig eintaucht.9. Device according to claim 7, 8 characterized in that a concentric to the armature shaft ( 23 ) extending inner flange ( 25 b ) of a support ring ( 25 a ) in an annular groove of the magnetic ring ( 24 a ) immersed in a form-fitting manner. 10. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (25 a) den Magnetring (24 a) umschließt (Fig. 6). 10. Device according to one of the claims 7-9, characterized in that the support ring (25 a) the magnetic ring (24 a) enclosing (Fig. 6). 11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (G) von einem in das Gehäuse des Universalmotors (19) einsteckbaren Halter (22; 22 a) aufgenommen ist.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse generator ( G ) of a in the housing of the universal motor ( 19 ) insertable holder ( 22; 22 a ) is received. 12. Einrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Halter (22) ein Winkelprofil Verwendung findet, dessen parallel zur Ankerwelle (23) stehender Schenkel als Steckteil ausgebildet ist (Fig. 5).12. Device according to claim 11, characterized in that an angle profile is used as the holder ( 22 ), the leg parallel to the armature shaft ( 23 ) is designed as a plug-in part ( Fig. 5).
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