SE461138B - Elektriskt driven hammarmaskin - Google Patents

Description

461 138 förbunden med motoraxeln. Kylluftsflödet drivs därefter över slagverket och lämnar maskinen vid dess botten. Motorn 101 förses med drivkraft med variabel amplitud och frekvens genom ledningar 110 förbunden med invertern 107. Invertern, som är en halvledarinverter, är placerad i effektmatningsledningen 102. Enligt ett alternativ används en inverter 116 belägen utanför maskinen. Ledningen 117 är ansluten till nätet. Ma- skinen är dessutom försedd med handtag 108 och en arm 109 för styrning av motorns hastighet.

Maskinen innefattar ett pådrag 131 innefattande ett yttre rör 131 i vilket en magnet 133 i en magnethållare 132 är axiellt rörlig över ett antal magnetiskt påverkade omkopp- lare 144, 145 och 146. Magnethållaren har ett hål 134 i vil- ket en tråd 130 är instucken. Tråden är dessutom förbunden med armen 109 så att magnetens 133 läge bestäms av armens 109 läge. Omkopplarna l44,145,146 är via motstånd l41,142,143 anslutna till en spänningskälla 140 och till en utgång 147.

Varje omkopplare innefattar en Hall-sensor, en Schmitt- trigger och en switchtransistor. Detta innebär att omkopp- laren kan befinna sig i ettdera av två tillstånd. Den är i ett ledande tillstånd när den utsätts för ett magnetfält vars styrka överskrider ett förutbestämt värde och annars i ett icke ledande tillstånd. Utgångsspänningen på utgången 147 bestäms av motstånden 14l,142,143 och antalet omkopplare som befinner sig i ledande tillstånd. Med magneten i det i fig. 2 visade läget är ingen omkopplare ledande. Utgångsspänningen är därför lika med matningsspänningen vid 140. Detta motsva- rar maximal hastighet hos maskinen. När magneten är i sitt andra extremläge leder alla omkopplarna så att utgångsspän- ningen är lika med noll. I detta tillstånd har maskinen stop- pats. Utgången 147 är förbunden med ingången 19 på styrenhe- ten 10.

Drivsystemet som visas i fig. 4 innefattar en tre- faslikriktare 22 som är ansluten till ett standardnät med fast frekvens. Likriktaren levererar likström med i huvudsak konstant spänning till ledningar 24, 25, som utgör en posi- tiv, 24 och en negativ, 25, pol i en likströmskälla för en inverter. Invertern innefattar sex switchelement 31-36 för att efter varandra förbinda anslutningarna 28, 29, 30 på en 8205433-9 461 138 borstlös växelströmsmotor 23 till den positiva polen 24 och den negativa polen 25 på likströmskällan. Switchelementen visas på ritningen som transistorer men skulle naturligtvis kunna var kombinationer av tyristorer eller andra element. En diod 27 är antiparallellt placerad över var och en av tran- sistorerna för att ta hand om reaktiva strömmar vid avstäng- ning av transistorn. För att styra invertern tillförs styr- signaler från utgångarna ll-16 på styrenheten 10 såsom visat i fig. 5. Dessa styrsignaler tillförs via förstärkare 26 till basen på respektive transistor. Styrenheten 10 är försedd med ingångar 17,18 medelst vilka likströmen i ledningen 24 av- känns. Styrenheten 10 är dessutom försedd med en utgång 39 och ingångar 19, 20, 21. Utgången 39 används endast om det under drift är önskvärt att ändra motorns rotationsriktning.

Rotationsriktningen väljs genom att tillföra en logisk signal till ingången 21. Om rotation i endast en riktning önskas förbinds ingången 21 antingen med en positiv spänning eller jord. Motorns 23 hastighet kan ändras genom ändring av en spänning som tillförs ingången 19. Om, såsom exempelvis i en slipmaskin, det är önskvärt att driva motorn med en viss has- tighet, ansluts ingången 19 till en lämplig spänning som mot- svarar den önskade hastigheten. Ingången 20 är avsedd för att ta emot en start/stoppsignal medelst vilken rotation eller icke rotation väljs. Om start/stopp väljs medelst spänningen som tillförs ingång 19, ansluts ingång 20 till en spänning som motsvarar rotation hos motorn.

Styrenheten 10, som visas mer i detalj i fig. 5, innefattar en avkänningsanordning 40 för avkänning av lik- strömmen i ledningen 24. denna ström presenteras som en spän- ning mellan ingångarna 17 och 18. Utgångsignalen från avkän- ningsanordningen 40 tillförs till en första toppvärdesavkän- nare 41, ett lågpassfilter 42, en andra toppvärdesavkännare 43 och en komparator 49. Toppvärdesavkännarna 41 och 43 inne- fattar dioder för att regera på positiva och negativa signa- ler respektive. Toppvärdesavkännarna innefattar dessutom låg- passfilter. Den först toppvärdesavkännaren 41 har företrädes- vis en tidskonstant på c:a 4/f där f är den maximala grund- - tonsfrekvensen hos strömmen som matas till motorn 23. övre gränsfrekvensen , -3dB, för toppvärdesavkännaren 41 är 8205433-9 461 138 företrädesvis cza 0,1 f. Lågpassfiltret 42 har företrädesvis ungefär samma övre gränsfrekvens. Den andra toppvärdesavkän- naren 43 har företrädesvis en tidskonstant på c:a 1/f och en övre gränsfrekvens på c:a 0,5 f.

Toppvärdessignalen från toppvärdesavkännaren 41 tillförs en första regulator 45, som visas mer i detalj i fig. 6. Ingångssignaler från ingångarna 19 och 20 tillförs medel 44 i form av en rampgenerator. Rampgeneratorn 44 inne- fattar en eller två operationsförstärkare kopplade som inte- gratorer för att förse regulatorn 44 med en ökande rampspän- ning vid accelerationen vid motorstart och en avtagande ramp- spänning vid bromsning vid motorstopp, På detta sätt är de möjligt att undvika att strömmen vid normal hastighet och full last överskrids när motorn startas eller stoppas. En ändring av hastighetbörsignalen vid ingången 19 integreras också av rampgeneratorn 44. Det tar således lite tid innan utgången på rampgeneratorn blir anpassad till ingångssigna- lerna. t Toppvärdessignalen från den första toppvärdesavkän- naren 41 tillförs en av ingångarna på operationsförstärkaren 75 via motståndet 72. Denna signal jämförs med en referens- signal som förinställts på det variabla motståndet 73 och matas till förstärkaren via motståndet 74. Förstärkaren är försedd med ett återkopplingsmotstånd 76. Utgångssignalen från förstärkaren 75 tillförs via ett motstånd 77 till dioden 79. Utgångsignalen från rampgeneratorn 44 tillförs via mot- ståndet 78 en av ingångarna på operationsförstärkaren 91.

Förstärkaren 91 är försedd med ett första återkopplingsmots- tånd 92 och ett andra återkopplingsmotstånd 93 i serie med dioden 79. Motståndet 93 har mycket lägre resistans än mot- ståndet 92. Företrädesvis är förhållandet ungefär 1/20. Om utgångssignalen från förstärkaren 75, mätt vid dioden 79, är mer negativ än utgångssignalen från förstärkaren 91, mätt vid dioden 79, är positiv, är dioden 79 backspänd. Förstärkarens 91 återkopplade förstärkning är då hög. Regulatorn 45 arbe- tar då enligt linjen 94 i fig. 7, varvid antages att signalen från rampgeneratorn 44 är konstant. Om signalen från den första toppvärdesavkännaren 41 ökar, blir utgångssignalen från förstärkaren 75 mindre negativ och vid en viss signal- 8205433-9 5 461 158 nivå, nivå 95 i fig. 7, som är förinställd på motståndet 73, blir dioden 79 ledande. Förstärkarens 91 återkopplade för- stärkning reduceras nu drastiskt så att den först regulatorn 45 avger en frekvensstyrningssignal enligt linjen 96 i fig. 7. Denna signal blir noll vid ungefär 120 % av signalen vid nivå 95. Frekvensstyrningssignalen från utgången på förstär- karen 9l tillförs en spänningsstyrd oscillator 47, utgången 39 och en analog divisionskrets 46, exempelvis Analog Dfivices AD 534. Den spänningsstyrda oscillatorn avger en utgångssig- nal var frekvens är proportionell mot ingångsspänningen.

Den likriktade medelvärdessignal som erhålles från lågpassfiltret 42 motsvarar effekten som tillförs motorn 23 eftersom spänningen på likströmskällan 24,25 är i huvudsak konstant. Denna signal tillförs divisionskretsen 46 där den divideras med frekvensstyrningssignalen, som är börvärdessig- nal för motorns 23 rotationshastighet. Utgångssignalen från divisionskreten 46 motsvarar således momentkravet från motorn 23. Denna utgångssignal, första spänningsstyrningssignal, tillförs en andra regulator 48. Den negativa toppvärdessigna- len , andra spänningsstyrningssignal, som erhålles från den andra toppvärdesavkännaren 43 tillförs också regulatorn 48 så att ugångssignalen från regulatorn 48 blir proportionell mot skillnaden mellan den första och den andra spänningsstyr- ningssignalen. Den negativa toppvärdessignalen från toppvär- desavkännaren 43 motsvara graden av magnetisering av motorn 23. Denna signal erhålles från negativa pulser som matas tillbaka till likströmskällan när transistorerna 31-36 stängs av. Genom att styra nivån på dessa negativa pulser är det möjligt att erhålla en förutbestämd magnetiseringsnivå på motorn vilket tillåter ett högt förhållande mellan effekt och vikt och undvikandet av övermättning, vilket skulle ge oacceptabla förluster.

Om signalen från avkänningsmedlet 40 överskrider en förutbestämd nivå blir utgången från komparatorn 49 låg. Som resultat blir OCH-grindarnas 82, 84 och 86 utgångar 12, 14 och 16 låga. Detta innebär att de undre transistorerna 32, 34 och 36 i invertern stängs av så att motoranslutningarna 28, 29 och 30 avskiljs från likströmskällans negativa pol 25.

Denna frånskiljning fungerar således som transientströmskydd 8205433-9 6 46¥ü1 oscillatorn 47 tillförs en timer 51, företrädesvis en indu- striell timer av standardtyp 555, och till en divisionskrets šåêertern. Utgångssignalen från den spänningsstyrda 50. Divisionskreten 50 är företrädesvis en programerbar räk- nar som avger ett pulståg som har en frekvens som är lika med frekvensen hos ingångssignalen dividerad med en vald kon- stant. Timern 51 avger ett pulståg vars frekvens är lika med frekvensen på utgångssignalen från den spänningsstyrda oscil- latorn 47. Pulsbredden styrs av utgångssignalen från den an- dra regulatorn 48. Detta pulståg tillförs OCH-grindarna 81, 83 och 85. Pulstâget från divisionskreten 50 tillförs som klocksignal ringräknaren 42. I ringräknaren lagras en etta och fem nollor. Ettan skiftas runt av pulståget från utgången 53 till utgången 58 och tillbaka till 53. Detta utgör en pe- riod för grundtonsfrekvensen på strömmen som tillförs motorn 23. Utgångarna 53-58 på ringräknaren 52 avkodas medelst ELLER-grindarna 59, 60 och 61. Utgången på var och en av des- sa grindar är hög hälften av tiden och låg hälften av tiden.

En inverterare 62 och NAND-grindar 63-68 finns till hands för att välja rotationsriktning på motorn 23. Utgångssignalerna från grindarna 59, 60 och 61 tillförs OCH-grindarna 81-86 för att styra switchtransistorerna 31-36 i invertern. Ingångarna på grindarna 81,84 och 86 är försedda med inverterare 71, 70 och 69.

,Eftersom pulsbredden på pulserna som lämnar timern 51 förblir konstant oberoende av frekvensen om signalen från regulatorn 48 är konstant, komer medelvärdet över en halvpe- riod av grundtonen hos den spänning som tillförs godtycklig motoranslutning att ändras simultant med frekvensen i enlig- het med grundläggande elektromagnetiska lagar. Tilläggsstyr- ning av medelvärdesspänningen erhålles genom att variera pulsbredden, som styrs av regulatorn 48.

Claims (2)

461 158 PATENTKRAV

1. l. Elektriskt driven hammarmaskin, med ett handtagstill- ordnat pådrag (109,131), en borstlös växelströmsmotor (101) försedd med ledningar (110) för tillförsel av elektrisk ener- gi, ett slagverk i vilket en drivkolv (103) och en hammarkolv (104) ingår, varvid drivkolven (103) är förbunden med motorn (101) via en vevmekanism (105) och hammarkolven (104) drivs i en fram- och återgâende rörelse av drivkolven (103) via elas- tiska medel (106), k ä n n e t e c k n a d därav, att en halvledarinverter (107) är kopplad till motorns (101) till- förselledningar för att mata motorn med elektrisk energi av variabel amplitud och frekvens, att pådraget (109,131) inne- fattar ett antal magnetiskt styrda omkopplare (l44,145,l46) för avgivande av en från noll till maxvärde variabel lik- strömssignal till en styrenhet (l9,10) som är ansluten till halvledarinvertern (107) och anordnad att i och för utförande av pâhugg medelst hammarmaskinen och efterföljande arbete med full energitillförsel styra amplituden och frekvensen på den från invertern (107) till motorn (101) tillförda elektriska energin i relation till den till styrenheten (10) matade lik- strömssignalen.

2. Hammarmaskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att styrenheten (10) och halvledarinvertern (107) är inbyggda i hammarmaskinen.