ITRM940127A1

ITRM940127A1 - Motore elettrico per macchine utensili portatili.

Info

Publication number: ITRM940127A1
Application number: IT000127A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Caporusso; Mario Caporusso; Rossano Ramandi; Stefano Ramandi
Original assignee: Cml Costr Mecc Liri Srl
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-10
Also published as: JP2839853B2; CA2144380A1; ES2112619T3; DE69501170D1; CA2144380C; KR950028283A; EP0673109B1; ITRM940127A0; IT1271878B; TW262613B; US5594306A; DE69501170T2; CN1112308A; EP0673109A1; ATE161129T1; CN1050466C; JPH0839459A; KR100220231B1

Description

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale

avente per titolo: Motore elettrico per macchine utensili portatili.

Campo della Tecnica

La presente invenzione si riferisce al campo delle macchine utensili, quali per esempio curvatubi, trapani, smerigliatrici, filettatrici o maschiatrici o filiere, troncatrici, chiavi o avvitatori dinamometrici e cosi via.

Più specificamente, la presente invenzione si riferisce ad un motore elettrico per il loro azionamento .

La presente invenzione si riferisce inoltre alle macchine utensili dotate di tale motore elettrico per il loro proprio azionamento.

Fondamenti dell'Invenzione

Le macchine utensili portatili attuali dotate di motore elettrico per il loro azionamento vanno usate da parte di un operatore pilotando il movimento di lavoro dell'utensile tramite il motore elettrico in maniera opportuna, in funzione della situazione in cui istante per istante l'utensile stesso si viene a trovare.

Il pilotaggio della macchina utensile viene dunque effettuato dall'operatore, sulla base di come "sente" la situazione dell'utensile istante per istante.

Per esempio, i motori elettrici dei trapani sono dotati di uno schema circuitale di comando comprendente, triac, diac, componenti passivi e cosi via, con un componente resistivo variabile che viene inserito da un pulsante da premersi per modulare la velocità di rotazione della punta del trapano.

Le attuali macchine utensili portatili sono dunque provviste di semplici mezzi di intervento sul movimento di lavoro dell'utensile, ma il pilotaggio resta deputato ai sensi, all'elaborazione e all'intervento dell'operatore.

Tuttavia, il procedere a sensazione dell'operatore nel pilotare il movimento di lavoro dell'utensile della macchina rende la lavorazione impegnativa e i risultati della stessa potenzialmente poco precisi.

Scopi e Caratteristiche dell'Invenzione

Scopo della presente invenzione è fornire una macchina utensile portatile a motore elettrico nella quale il movimento di lavoro dell'utensile venga pilotato automaticamente dal motore elettrico stesso in funzione della situazione in cui istante per istante l'utensile si viene a trovare, ossia dotata di una caratteristica di retroattività.

Tale scopo viene raggiunto equipaggiando la macchina utensile, o meglio il relativo motore elettrico di azionamento, con un apparecchio elettronico di comando costruito intorno ad un microelaboratore su single-chip programmato per elaborare dati di ingresso rappresentativi della situazione di lavoro, ossia lo sforzo, dell'utensile, come per esempio la corrente elettrica assorbita sotto sforzo, in maniera tale da fornire dati di uscita per l'intervento sul movimento di lavoro dell'utensile stesso. La grandezza su cui si interviene per il pilotaggio del movimento di lavoro dell'utensile è la tensione elettrica .

L'apparecchio di comando comprende rilevatori che forniscono detti dati di ingresso al microelaboratore, nonché mezzi di azionamento per realizzare l'intervento sul movimento di lavoro deciso dal microelaboratore . I componenti che completano l'apparecchio di comando in aggiunta al microelaboratore su single-chip programmato sono tutti di bassa potenza e disposti in configurazione circuitale di basso consumo energetico. L'apparecchio di comando montato sulla macchina utensile non ne compromette la portatilità, poiché con gli accorgimenti costruttivi di cui sopra può essere fatto di ingombro sufficientemente piccolo. Oggetto dell'Invenzione

Pertanto, la presente invenzione si riferisce ad un motore elettrico portatile per macchine utensili, comprendente un albero motore di azionamento ,

caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilevamento del regime di detto albero motore;

mezzi di rilevamento della grandezza e della fase della tensione di ingresso del motore elettrico stesso;

mezzi di rilevamento della corrente elettrica assorbita dal carico;

mezzi a microelaboratore programmati per elaborare le rilevazioni rilevate da detti mezzi di rilevamento;

mezzi di generazione di una rampa di accelerazione alla partenza;

mezzi di generazione di una rampa di decelerazione all'arresto, nonché

mezzi di generazione di velocità di crociera dell'utensile, comandati in tensione da detto microelaboratore in risposta alle dette rilevazioni da esso stesso elaborate, e

mezzi di comando di avanzamento, di indietreggiamento e di memorizzazione di marcia.

La presente invenzione si riferisce anche ad un motore elettrico tale, ulteriormente equipaggiato con mezzi di presentazione dello stato del motore elettrico.

Forme di realizzazione preferite sono esposte nelle rivendicazioni dipendenti.

Vantaggi dell'Invenzione

La presente invenzione offre vari importanti vantaggi. Essi sono di ordine economico, poiché consente bassi costi di fabbricazione e un basso consumo energetico nell'esercizio, nonché di miniaturizzazione , ciò che consente l'ottenimento di una macchina utensile portatile dotata di retroattività alla situazione di lavoro in cui si trova istante per istante l'utensile. ,

I mezzi a microelaboratore possono essere programmati a fornire i comandi di tensione più adatti per ogni tipo di utensile in riferimento ai vari tipi di materiale su cui l'utensile dovrà lavorare. La retroattività è dunque programmabile per ogni caso particolare.

Il microelaboratore può essere intercambiabile , prevedendo un microelaboratore per ogni singola situazione di lavoro.

Descrizione Particolareggiata della Forma di Realizzazione preferita

La presente invenzione verrà compresa nella maniera migliore in base alla seguente descrizione particolareggiata della sua forma di realizzazione preferita, data a titolo unicamente esemplificativo, assolutamente non limitativo, in riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 rappresenta in sezione longitudinale un motore elettrico secondo l'insegnamento della presente invenzione, atto ad azionare una macchina curvatubi;

- la figura 2 rappresenta in sezione longitudinale un motore elettrico secondo l'insegnamento della presente invenzione, atto ad azionare un trapano o una filiera;

- la figura 3 rappresenta lo schema elettrico dell'elettronica costituente l'apparecchio di comando dei motori elettrici delle figure 1 e 2;

- la figura 4 rappresenta un'interfaccia d'operatore con l'elettronica di comando della figura 3;

- la figura 5 rappresenta in sezione longitudinale una macchina curvatubi equipaggiata con il motore elettrico a comando elettronico della figura 1, e

- la figura 6 rappresenta in sezione longitudinale una filera equipaggiata con il motore elettrico a comando elettronico della figura 2.

Con riferimento alle figure 1 e 2 si possono osservare due macchine utensili portatili equipaggiate con un motore elettrico secondo l'insegnamento della presente invenzione. Esse comprendono un motore elettrico costituito da un rotore 6 e da uno statore 7, e da spazzole 8, 8'. Tale motore interviene su di un albero motore 9, 9a mediante una trasmissione.

La particolarità dell'invenzione consiste nell'elettronica di comando di tale motore elettrico. Essa è rappresentata da schede o piastre circuitali 1, 2 e 3 che ricevono dati di ingresso da un sensore o rilevatore 4-Le macchine sono completate da mezzi di impostazione di comandi d' operatore, costituiti da tasti 10, 11, 12, descritti più avanti nella presente .

L'elettronica di comando è illustrata nei particolari nella figura 3·

Essa comprende tre schede o piastre circuitali 1, 2 e 3, ed è costruita intorno ad un microelaboratore 30 sulla scheda 3.

L'elettronica comprende un rilevatore 4 costituito da due sensori ad effetto Hall 4‘, 4" per rilevare il regime dell'albero motore 9, ossia del numero di giri per minuto di questo.

Il microelaboratore, o microchip, su single-chip 30 è collegato al rilevatore 4 per ricevere in ingresso dati rappresentativi della configurazione logica dei due sensori ad effetto Hall 4', 4".

Il microelaboratore 30 è nella presente esecuzione della presente invenzione un modello SGS-ST62T10. Tuttavia, esso potrebbe essere qualsiasi altro modello disponibile in commercio, con opportuni adattamenti del circuito di comando che lo incorpora, come per esempio un modello 68K05 della Motorola o un modello della famiglia Z86 della Zilog, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Il microelaboratore 30 replica la detta configurazione logica dei due sensori ad effetto Hall 41, 4" all'ingresso di un circuito comparatore 31, il quale elabora l'ingresso in maniera tale da dare come risultato al piedino NMI (Interrupt Non Macherabile) del microelaboratore 30 stesso uno stato o livello logico alto rappresentato da 1, lavorandosi in logica positiva.

Quando cambia la configurazione dei sensori 4', 4" (ovverosia cambia lo stato di uno e uno solo dei sensori stessi) si ha cambiamento di stato in corrispondenza del suddetto piedino NMI, il quale cambiamento di stato genera una interruzione non mascherabile. Nella routine di esecuzione di questa interruzione viene elaborata la nuova posizione, con incremento o decremento del numero di giri per minuto dell'albero motore, è viene riaggiornata la nuova configurazione all'ingresso del circuito comparatore integrato 31, al fine di essere in grado di rilevare un nuovo cambiamento di stato dei sensori 4', 4".

L'elettronica di comando comprende anche mezzi di rilevamento della tensione di ingresso, per fornire il relativo dato al suddetto microelaboratore 30, la quale tensione di ingresso si presenta ad un nodo 20 sotto forma di semionda. Viene rilevata la tensione di picco tenendo conto della frequenza di rete.

I valori rilevati (analogici) vengono convertiti in forma numerica in formato di otto (8) bit e memorizzati. I valori rilevati consentono il calcolo della coppia e della potenza assorbita dal motore .

E' anche fornito un sensore di attraversamento dello zero per fornire la fase della tensione .

L 'elettronica di comando comprende poi mezzi di rilevamento della corrente elettrica assorbita dal carico sotto sforzo.

Il rilievo viene effettuato in corrispondenza di un nodo 22, nel punto di massimo assorbimento (al quale la corrente si presenta sotto forma sostanzialmente sinusoidale).

L'elettronica di comando comprende inoltre mezzi di pilotaggio dell'albero motore. Questi sono costituiti da un triac di accensione 23. In case all'uscita del sensore di fase 21 il triac si accende con impulsi di 40 μs in ritardo programmato rispetto all'attraversamento dello zero per ottenere il regime di rotazione desiderato dell'albero motore. Maggiore è il ritardo, minore è il regime. Vale a dire, il regime, misurato per esempio come numero di giri eseguiti in un minuto, è inversamente proporzionale al ritardo dell'impulso sul triac rispetto all'attraversamento dello zero rilevato dal sensore 21.Il microelaboratore 10 interviene sul motore tramite il triac 23 (generazione di una tensione efficace programmata che può essere pre-impostata di default o impostata dall'utente) in funzione dei valori rilevati, ottendendosi così il regime desiderato.

Il gruppo di pilotaggio del motore elettrico comprende dunque il triac 23 ed il microelaboratore 30 stesso.

Esso inserisce l'alimentazione di statore e spazzole in base ai comandi dell'operatore tramite due relais 24 , 25 configurati in maniera tale che ne possa essere attivo uno solo. L'alimentazione delle spazzole pilota il senso di marcia del motore in base al proprio essere positiva o negativa rispetto allo statore.

I comandi d'operatore vengono impartiti tramite pulsanti di avanzamento 11, di arretramento 12 e di impostazione di marcia 10.

L'elettronica di comando è alimentata da un complesso di alimentazione 1. Essa comprende un trasformatore 10, mezzi di raddrizzamento della corrente 11 e mezzi di regolazione di tensione costituiti da un regolatore di tensione 12. Il complesso di alimentazione eroga una tensione di 12 Vcc non regolata per l'alimentazione dei due suddetti relais e una tensione di 5 V regolata per i circuiti di trattamento delle informazioni.

Al microelaboratore 10 fa capo anche un visore 40 che presenta informazioni di stato del motore elettrico. I mezzi di collegamento di tale visore al microelaboratore, costituito da un bus di collegamento, offrono una morsettiera 41 per la connessione di altre eventuali apparecchiature di interesse .

Oltre al visore può essere fornito un segnalatore acustico di informazioni di stato, espresse per esempio in un codice tipo Morse, acciocché l'operatore non abbia a distogliere lo sguardo dall'operazione in corso.

La figura 4 illustra l'interfaccia d'operatore con l'elettronica di comando. Essa comprende un diodo emettitore di luce rossa 12, illustrato anche nella figura 3, indicante lo stato di acceso della macchina nello stato illuminato, e tre tasti, rispettivamente di comando di avanzamento 11, di ritorno 12 e di memorizzazione di marcia 10, nonché la suddetta morsettiera 41, illustrata qui con due prese.

Le figure 5 e 6 illustrano rispettivamente una macchina curvatubi ed una filiera o maschiatrice o filettatrice equipaggiate con il motore elettrico secondo la presente invenzione.

La macchina curvatubi e la filiera vengono azionate dall ' albero motore 9 tramite una trasmissione .

La presente invenzione è stata descritta ed illustrata in riferimento ad una sua specifica forma di realizzazione, ma deve essere espressamente inteso che variazioni, aggiunte e/o omissioni potranno essere apportate, senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, secondo come esposto dalle rivendi

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Motore elettrico portatile per macchine utensili, comprendente un albero motore di azionamento , caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilevamento del regime di detto albero motore; mezzi di rilevamento della grandezza e della fase della tensione di ingresso del motore elettrico stesso; mezzi di rilevamento della corrente elettrica assorbita dal carico; mezzi a microelaboratore programmati per elaborare le rilevazioni rilevate da detti mezzi di rilevamento ; mezzi di generazione di una rampa di accelerazione alla partenza; mezzi di generazione di una rampa di decelerazione all'arresto, nonché mezzi di generazione di velocità di crociera dell'utensile, comandati in tensione da detto microelaboratore in risposta alle dette rilevazioni da esso stesso elaborate, e mezzi di comando di avanzamento di arretramento e di memorizzazione di marcia.
2. Motore elettrico per macchine utensili portatili secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente mezzi di presentazione dello stato del motore all'operatore.
3. Motore elettrico secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di presentazione sono costituiti da un visore alfanumerico .
4. Motore elettrico secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di presentazione sono costituiti da un segnalatore acustico.
5. Macchina utensile portatile, dotata per il suo azionamento di un motore elettrico secondo la rivendicazione 1.