DE2724293C2 - Electronic circuit arrangement for torque limitation - Google Patents
Electronic circuit arrangement for torque limitationInfo
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Description
j) der Verstärkerteil (40) einen durch Widerstände (Pi, Ri, Pi. R\) rückgekoppelten Operationsverstärker (Op\) aufweist, daßj) the amplifier part (40) has an operational amplifier (Op \) which is fed back through resistors (Pi, Ri, Pi. R \) , that
b) das Verzögerungsglied (30) einen durch ein RC-Glied (Ps, Cj) gesteuerten Transistor (Tn) aufweist, der die Speisespannung des Versiärkerteils (40) verzögert durchschaltet, daßb) the delay element (30) has a transistor (Tn) controlled by an RC element (Ps, Cj), which switches through the supply voltage of the amplifier part (40) with a delay, that
c) die Abschalteinrichtung (50) einen Thyristor (Th 1) und ein über diesen einschaltbares Relais (Re 1), von dem mindestens ein Ruhekontakt in der Zuleitung zu dem Motor liegt, enthält, daßc) the disconnection device (50) contains a thyristor (Th 1) and a relay (Re 1) that can be switched on via this and of which at least one break contact is in the supply line to the motor, that
d) der Thyristor (Th 1) durch eine die vorgegebene Vergleichsspannung (Zenerdiode ZDl) übersteigende Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (OP1) leitend gesteuert wird und daßd) the thyristor (Th 1) is controlled to be conductive by an output voltage of the operational amplifier (OP 1) which exceeds the specified comparison voltage (Zener diode ZDl) and that
e) die Versorgtingsspannung für den Verstärkerteil (40), das Verzögerungsglied (30) und die Abschalteinrichtung (50) über den EIN-AUS-Handschalter geführt ist.e) the supply voltage for the amplifier part (40), the delay element (30) and the disconnection device (50) is guided via the ON-OFF manual switch.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente der Schaltungsanordnung (10) in ein Elektrowerkzeug ein- oder an dieses angebaut sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit elements the circuit arrangement (10) are built into or attached to an electric tool.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente der Schaltungsanordnung (10) im Netzstecker des Elektrowerkzeuges eingebaut sind.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit elements the circuit arrangement (10) are built into the power tool's mains plug.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt aus der Zeitschrift Elektronik 19(1970) Seite 390.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1. Such a circuit arrangement Circuit arrangement is known from the magazine Elektronik 19 (1970) page 390.
Es ist bekannt, in den Stromkreis von Elektromotoren einen Überstromauslöser anzuordnen, der beim Erreichen eines bestimmten Stromes und eines diesem Strom entsprechenden Drehmomentes anspricht und den Motor ausschaltet. Eine solche Anordnung dient in erster Linie zum Schutz des Motors vor Überlastung. Ein kontrollierte;: Unterbrechen der Stromzufuhr ist bei den in der Regel mit Bimetallstreifen arbeitenden Überstromauslösern nicht möglich.It is known to arrange an overcurrent release in the circuit of electric motors, which when reached a certain current and a torque corresponding to this current responds and the motor turns off. Such an arrangement is primarily used to protect the motor from overload. A controlled ;: The overcurrent releases, which usually work with bimetallic strips, must be interrupted in the power supply not possible.
In der DE-OS 15 88032 ist eine Schaltung beschrieben, die den Motor bei einer definierten Stromstärke abschaltet. Damit isi /war ein kontrolliertes Abschalten des Motors gewährleistet, ein Einschalten erfolgt jedoch aufgrund des verwendeten monostabilen Multivibrators automatisch, wobei in gewissen Grenzen eine Einschaltverzögerung einstellbar ist. Diese Anordnung kann bei immer wiederkehrenden gleichen Arbeitsvorgängen, wie sie z. B. beim systematischen Eindrehen von gleichen Schrauben im Rahmen einer Fließbandmontage vorkommen, vorteilhaft sein. Eine individuelle Arbeitsweise ist mit dieser Schaltung jedoch nicht möglich, da das automatische Wiedereinschalten des Motors den Arbeitsablauf vollkommen bestimmt. Falls der Arbeitsrhythmus nicht eingehalten wird, ist außerdem eine gewisse Unfallgefahr nicht auszuschließen.In DE-OS 15 88032 a circuit is described, which switches off the motor at a defined amperage. This is / was a controlled shutdown of the motor is guaranteed, but it is switched on due to the monostable multivibrator used automatically, whereby a switch-on delay can be set within certain limits. This arrangement can be used at always recurring same work processes as they are, for. B. with systematic screwing in of the same Screws occur as part of an assembly line assembly, be advantageous. An individual way of working is not possible with this circuit, since the automatic restart of the motor is the Workflow completely determined. If the work rhythm is not adhered to, there is also a certain Risk of accident cannot be ruled out.
Des weiteren ist in der DE-AS 23 26 027 eine Schaltungsanordnung dargestellt, die die Stromzufuhr eines Schraubers beim Überschreiten eines bestimmten Lastmomentes selbsttätig dann unterbricht, wenn dieses Lastmoment über eine bestimmte Zeitdauer hinaus wirksam ist. Mit dieser Anordnung ist zwar ein kontrolliertes Einschalten des Motors möglich, das Abschalten erfolgt jedoch erst dann, wenn das Lastmoment überschritten ist. Damit soll ein ausreichendes Festziehen der Schrauben erreicht werden. Dadurch, daß die Abschaltung von der Ladezeit des Kondensators C2 abhängig ist, Kann von einem kontrollierten Abschalten des Motors nicht mehr gesprochen werden. Geht man davon aus, daß dieser Kondensator vor dem ersten Schraubvorgang zunächst völlig entladen ist. so dauert die Aufladung wesentlich länger als nach beendetemFurthermore, in DE-AS 23 26 027 a circuit arrangement is shown that automatically interrupts the power supply of a screwdriver when a certain load torque is exceeded, if this load torque is effective for a certain period of time. With this arrangement it is possible to switch on the motor in a controlled manner, but it is only switched off when the load torque is exceeded. This is intended to achieve sufficient tightening of the screws. Because the shutdown is dependent on the charging time of the capacitor C 2 , it is no longer possible to speak of a controlled shutdown of the motor. It is assumed that this capacitor is completely discharged before the first screwing operation. charging takes much longer than when it is finished
1. Schraubvorgang, wenn der Kondensator nur teilweise entladen ist, so daß die genannte »bestimmte Zeitdauer« und somit auch das »bestimmte Lastmoment« in Wirklichkeit unbestimmt und damit unkontrolliert sind. Weiterhin eignet sich die Methode, erst nach Überschreiten eines Lastmomentes abzuschalten, nicht für exakte Verschraubungen, bei denen ein bestimmtes Anzugsdrehmoment nicht überschritten werden darf.1. Screwing operation when the capacitor is only partially is discharged, so that the named "certain period of time" and thus also the "certain load moment" in Reality are indefinite and therefore uncontrolled. The method is also suitable only after it has been exceeded of a load torque, not for exact screw connections that require a certain tightening torque must not be exceeded.
Die beiden vorgenannten Schaltungen weisen somit den Nachteil auf, daß sie entweder nur kontrolliertes Einschalten oder nur kontrolliertes Ausschalten, jedoch nicht kombiniert kontrolliertes Ein- und Ausschalten gestatten. Unter kontrolliertem Ein und Ausschalten ist zu verstehen, daß bei Erreichen eines bestimmten Stromes und somit eines entsprechenden Drehmoments der Motor ein- und ausgeschaltet wird. Weiter kann ein mit einer heruntertransformierten, gleichgerichteten Spannung betriebener Motor nur mit höherem Aufwand ein größeres Drehmoment erreichen wie es z. B. auf Baustellen zum Anziehen von Dübeln mit einem ganz bestimmten, gleichbleibenden Drehmoment benötigt wird. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die im Gegensatz zum vorgenannten Stand der Technik ein kontrolliertes Unterbrechen der Stromzufuhr bei Universal- und Asynchronmotoren gestattet.The two aforementioned circuits thus have the disadvantage that they are either only controlled Allow switching on or only controlled switching off, but not combined controlled switching on and off. Controlled switching on and off is understood to mean that when a certain current is reached and thus the motor is switched on and off with a corresponding torque. One can continue with a stepped down, rectified voltage operated motor only with greater effort achieve greater torque as z. B. on construction sites for tightening dowels with a very specific, constant torque is required. The invention was based on the object of an arrangement to create the type described above, in contrast to the aforementioned prior art a Controlled interruption of the power supply is permitted for universal and asynchronous motors.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch eine Schaltung gelöst, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben ist.According to the invention, this object was achieved by a circuit as described in the characterizing part of Claim 1 is described.
Die Schaltungsanordnung kann vorteilhafterweiseThe circuit arrangement can advantageously
bo sowohl in einem Elektrowerkzeug, als auch in einem sogenannten Netzsteckergehäuse untergebracht werden, wobei der Motor und die Elektronik mit Ein- oder Mehrphasenwechselstrom, letzterer für 50 Hz und erhöhter Netzfrequenz, betrieben und gesteuert werdenbo both in a power tool and in one so-called power plug housings are housed, the motor and the electronics with single or multi-phase alternating current, the latter for 50 Hz and higher Mains frequency, operated and controlled
h> können.h> can.
Ausiührungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgend aufgeführten Zeichnungen dargestellt und werden anschließend naher erläutert. Ls zeigtAusiührungsbeispiele the invention are shown in the drawings listed below subsequently explained in more detail. Ls shows
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung für Einphasenwechselspannung zur Steuerung eines Elektrowerkzeuges mit umschaltbarer Drehrichtung des Motors.F i g. 1 shows a circuit arrangement for single-phase alternating voltage for controlling an electric tool with reversible direction of rotation of the motor.
F i g. 2 eine Variante für Dreiphasenwechselspannung für Frequenzen zwischen 50 und 400 Hz.F i g. 2 a variant for three-phase alternating voltage for frequencies between 50 and 400 Hz.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Motor M, des Elektrowerkzeuges, das einen eingebauten Drehrichtungsumschalter USi aufweist, über die elektronische Schaltung 10 und einen im Handgriff des Elektrowerkzeuges untergebrachten Netzschalter S\ an ein Wechselstromnetz Li. N angeschlossen. Die elektronische Schaltung 10 setzt sich zusammen aus einem Versorgungsspannungsteil 20, einem Verzögerungsglied 30, einem Verstärkerteil 40, den Lastwiderständen /?/., den hintereinandergeschalteter. Dioden Dj und ZDi sowie einer Abschalteinrichtung 50. Wird nun der Schalter Si geschlossen, so fließt über die Lastwiderstände Rr und den Öffner eines Relais Re\ ein Strom, der in den Lastwiderständen RL zu einem Spannungsabfall führt.Gleichzeitig wird über einen Kleintransformator 77! in einer Delonschaltung, bestehend aus den Kondensatoren C und C2 und den Dioden Di und D2 die Versorgungsspannung erzeugt, die jedoch für die positive Spannungsseite über einen Transistor Tr1 und eine Zenerdiode ZD2 einem Operationsverstärker OPi verzögert weitergegeben wird. Durch diese Verzögerung wird der aufgrund des Anlaufstromes sich zunächst ergebende überhöhte Spannungsabfall in der Verstärkerschaltung OPi nicht so verstärkt, daß es bereits zu einem Abschalten des Motors M\ kommt. Nach dem Abklingen des Anlaufstromes wird der in den Lastwiderständen Rt. erzeugte sinusförmige Spannungsabfall in der Verstärkuügsschaltung OPi entsprechend der im Rückkopplungszweig, bestehend aus einem Trimmpotentiometer Pi, den Widerständen R\ und R2 sowie einem die Verstärkung beeinflußbaren Potentiometer P\ verstärkt und in der Diode Di gleichgerichtet. Übersteigt die gleichgerichtete Spannung die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZDi, so schaltet ein Thyristor Th1 durch und erregt das Relais /?e>, wodurch der Motor M\ über den Öffnerkontakt dieses Relais abgeschaltet wird. Das Relais Rd fällt nach Abschalten der Versorgungsspannung der Elektronikschaltung 10 über den Schalter Si ab.As can be seen from FIG. 1, the motor M of the power tool, which has a built-in reversing switch USi , is connected to an alternating current network Li. N via the electronic circuit 10 and a power switch S \ housed in the handle of the power tool. The electronic circuit 10 is composed of a supply voltage part 20, a delay element 30, an amplifier part 40, the load resistors /? /., The series-connected. Diodes Dj and ZDi as well as a disconnection device 50. If the switch Si is now closed, a current flows through the load resistors Rr and the NC contact of a relay Re \ , which leads to a voltage drop in the load resistors R L. At the same time, a small transformer 77! The supply voltage is generated in a Delon circuit, consisting of the capacitors C and C 2 and the diodes Di and D 2 , which, however, is passed on to an operational amplifier OPi with a delay for the positive voltage side via a transistor Tr 1 and a Zener diode ZD 2. As a result of this delay, the excessive voltage drop in the amplifier circuit OPi, which initially arises due to the starting current, is not so intensified that the motor M \ is already switched off. After the starting current has decayed, the sinusoidal voltage drop generated in the load resistors Rt. Is amplified in the amplification circuit OPi corresponding to that in the feedback branch, consisting of a trimming potentiometer Pi, the resistors R \ and R 2 and a potentiometer P \ that can be influenced and in the diode Di rectified. If the rectified voltage exceeds the breakdown voltage of the Zener diode ZDi, a thyristor Th 1 switches through and excites the relay /? E>, whereby the motor M \ is switched off via the NC contact of this relay. The relay Rd drops out after the supply voltage to the electronic circuit 10 has been switched off via the switch Si.
Die Funktion der in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung entspricht derjenigen von Fig. I, jedoch ist hier ein weiterer Öffnerkontakt im Relais Re2 notwendig, um das sichere Abschalten des Motors M2 zu gewährleisten. The function of the in F i g. 2 the circuit arrangement shown corresponds to that of Fig. I, but in this case a further break contact in relay Re 2 is necessary to ensure the safe shutdown of the motor M 2.
Selbstverständlich ist diese Erfindung nicht auf die dargestellten Schaltungen beschränkt. Die Delonschaltung könnte beispielsweise durch einen Kleintransformator mit sekundärseitig doppelter Spannungsabnahme und Brückengleichrichter ersetzt werden. Die Verstärkerschaltung OPi, die hier durch einen Operationsverstärker dargestellt ist, ließe sich auch anderweitig aufbauen. Weiterhin wäre die Relaisschaltung Re\ auch mittels elektronischen Bauelementen wie Triacs und Optokopplern vorstellbar.Of course, this invention is not restricted to the circuits shown. The Delon circuit could, for example, be replaced by a small transformer with double voltage take-off on the secondary side and a bridge rectifier. The amplifier circuit OPi, which is represented here by an operational amplifier, could also be constructed in other ways. Furthermore, the relay circuit Re \ would also be conceivable by means of electronic components such as triacs and optocouplers.
Von besonderem Vorteil bei der verwendeten Schaltungsanordnung in oder an einem Elektrowerkzeug ist die Tatsache, daß nach dem selbsttätigen Abschalten durch die Elektronikschaltung 10 lediglich durch Lösen und erneutem Drücken des Netzschalters Si, S2 ein neuer kontrollierter Arbeitszyklus eingeleitet werden kann. Auch kann der Arbeitsvorgang jederzeit beliebig unterbrochen werden, ohne daß der Bedienende mit unvorhergesehenen automatischen Ein- und Ausschaltungen rechnen muß. Bs ist somit eine individuelle Arbeitsweise möglich, wie sie beispielsweise beim Ein- und Ausdrehen von Schrauben unterschiedlichster Abmessungen und Anzugs- bzw. Lösedrehmomente erforderlich ist.A particular advantage of the circuit arrangement used in or on an electric tool is the fact that, after the electronic circuit 10 has switched off automatically, a new, controlled working cycle can be initiated simply by releasing and pressing the power switch Si, S 2 again. The work process can also be interrupted at any time without the operator having to reckon with unforeseen automatic switching on and off. An individual way of working is thus possible, as is required, for example, when screwing in and unscrewing screws of the most varied of dimensions and tightening or loosening torques.
Soll beispielsweise ein Lösen von Schraubverbindungen vorgenommen werden, so wird aufgrund der eingebauten Zeitverzögerung mit Sicherheit das maximale Lösedrehmoment sowohl in Vorwärts-, als auch in Rückwärtsrichtung, ohne Ansprechen der Drehmomentbegrenzung erreicht.If, for example, screw connections are to be loosened, the built-in Time delay certainly the maximum loosening torque in both forward and in Reverse direction reached without the torque limit responding.
Je nach Einstellung des Potentiometers P1. dessen Einstellknopf aus dem Gehäuse des Elektrowerkzeuges herausragt und mit einer dem Anwendungsfall entsprechenden Skala umgeben ist, können die unterschiedlichsten Drehmomente erreicht werden. Besonders geeignet isl diese Anordnung zur Herstellung von drehmomentkonstanten Schraubverbindungen mit Dübeltypen. wie sie z. B. im Fassadenbau Verwendung finden.Depending on the setting of the potentiometer P 1 . The adjustment knob of which protrudes from the housing of the power tool and is surrounded by a scale corresponding to the application, the most varied of torques can be achieved. This arrangement is particularly suitable for the production of torque-constant screw connections with dowel types. how they z. B. used in facade construction.
Der Anwendungsbereich der Schaltungen ist jedoch nicht nur auf drehmomentabhängige Schraubvorgänge beschränkt. Mit diesen Schaltungen ließe sich auch z. B. eine schnellansprechende elektronische Überlastkupplung an Elektrowerkzeugen verwirklichen, wobei das Potentiometer Pi dann eine feste Einstellung besitzen könnte.The application range of the circuits is not only on torque-dependent screwing processes limited. These circuits could also be used, for. B. a responsive electronic overload clutch realized on power tools, whereby the potentiometer Pi then have a fixed setting could.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
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