DE2933355A1 - Elektrohandwerkzeug - Google Patents
ElektrohandwerkzeugInfo
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Description
If-
SC 495
26.7.1979 Vo
26.7.1979 Vo
Die Erfindung geht aus von einem Elektrohandwerkzeug, wie handgefUhrte
Bohr-, Fräs-, Sägemaschine od.dgl., nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bei einem bekannten Elektrohandwerkzeug dieser Art weist die Drehzahlregelvorrichtung
eine diskrete Schaltung mit einem Drehzahl vorwahl-Potentiometer
auf. Die Drehzahl reg lung wird über die am Elektromotor abfallende
Spannung vorgenommen, welche die Ansprechschwelle eines Zündschalters für einen im Motorstromkreis liegenden Schaltthyristor verändert. Je nach
Ansprechschwelle des Zündschalters wird der Zündzeitpunkt des Schaltthyristors
verschoben und damit der Stromflußwinkel im Sinne einer Anpassung der Istdrehzahl an die vorgewählte Solldrehzahl geändert. Eine solche
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Drehzahlregelung arbeitet insbesondere wegen der insbesondere die Ansprechschwelle
des Zündschalters beeinflussenden Fertigungstoleranzen nicht sehr exakt, sondern läßt mehr oder weniger große bleibende Regelabweichungen
der Istdrehzahl von der Solldrehzahl zu. Solche Regelungenauigkeiten stören in den meisten Anwendungsfällen des Elektrohandwerkzeugs
zwar nicht, können aber bei qualitativ hochwertigen Elektrowerkzeugen
nicht akzeptiert werden.
Das erfindungsgemäße Elektrohandwerkzeug mit dem kennzeichnenden
Merkmal des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer äußerst genauen Drehzahlregelung bzw. -steuerung ohne nennenswerte Abweichungen
der Istdrehzahl von der eingestellten Solldrehzahl. Zugleich ist es
mit nur geringfügigem Mehraufwand möglich, die Ist- und/oder die Solldrehzahl
dem Benutzer optisch anzuzeigen. Dies erfordert lediglich noch ein Display, das unmittelbar von dem Mikrocomputer gesteuert wird. Hierdurch
wird dem Benutzer die Möglichkeif gegeben, das Elektrohandwerkzeug optimal durch richtige Wahl der Schnittgeschwindigkeit zu nutzen,
wodurch sowohl die Abnützung des Elektrohandwerkzeugs stark reduziert
als auch das Arbeitsergebnis wesentlich verbessert werden kann.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Handbohr
maschine,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung
der Handbohrmaschine mit Drehzahl rege I vorrichtung,
Fig. 3 eine Draufsicht eines Displays der Handbohr
maschine in Fig. 1, vergrößert dargestellt,
Fig. 4 eine Draufsicht eines Displays gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel, in vergrößerter Darstellung,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.
Die in Fig. 1 als Beispiel eines Elektrohandwerkzeugs dargestellte Handbohrmaschine
weist ein Gehäuse 10 auf. Eine aus dem Gehäuse 10 austretende Bohrspindel 11 trägt ein Spannfutter 12 zur Aufnahme eines
Bohrers. Die Bohrspindel 11 wird in bekannter Weise über ein nicht dargestelltes Übersetzungsgetriebe von einem Elektromotor 13 (in Fig. 2
schematisch dargestellt) angetrieben. Der Elektromotor 13 kann in beiden
Drehrichtungen umlaufen. Das Gehäuse 10 trägt an der Unterseite einen
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pistolenartig angeformten Handgriff 14, an dem der Ein-/Ausschalter 15
in Form einer Drucktaste angeordnet ist. Zur Erleichterung des Bohrvorgangs kann - wie in Fig. 1 dargestellt - am Gehäuse 10 nahe der Austrittsstelle
der Bohrspindel 11 noch ein weiterer Handgriff 16 festgeklemmt
sein.
Die Handbohrmaschine weist eine Drehzahl rege !vorrichtung 17 auf,
die die Drehzahl des vorzugsweise als Universalmotor ausgebildeten Elektromotors
13 entsprechend der vorgewählten Solldrehzahl einstellt. Zur Vorwahl der Solldrehzahl ist ein Drehzahl-Einstellorgan 18 vorgesehen,
das beispielsweise mit der Drucktaste des Ein-/Ausschalters 15 gekoppelt
sein kann, wobei bei verstärktem Niederdrücken der Drucktaste die Solldrehzahl kontinuierlich erhöht wird.
Die Drehzahlregelvorrichtung 17, die in Fig. 2 durch strichpunktierte
Umrandung schematisch angedeutet ist, weist einen Mikrocomputer 19, eine im Stromkreis des Elektromotors 13 liegende Thyristorschaltung 20 und
ein die Istdrehzahl des Elektromotors 13 erfassendes Drehzahlmeßelement
21 auf, das vorzugsweise als von dem Elektromotor 13 angetriebener Tachogenerator ausgebildet ist. Das Drehzahlmeßelement 21 bzw. der
Tachogenerator ist mit dem Mikrocomputer 19 verbunden und gibt diesem eine Information über die Istdrehzahl des Elektromotors 13. In gleicher
Weise ist das Drehzahl-Einstellorgan 18 mit dem Mikrocoumputer 19 verbunden
und liefert diesem eine Information über die vorgewählte Drehzahl, die Solldrehzahl. Der Mikrocomputer 19 vergleicht nunmehr die
Istdrehzahl mit der Solldrehzahl und gibt bei Abweichung ein entsprechendes Steuersignal an die Thyrisforschaltung 20 ab. Dieses Steuersignal
verschiebt den Zündzeitpunkt der Thyristorschaltung 20 und ändert
damit den Stromflußwinkel in einem Sinn, der die Differenz der im
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<P
Mikrocomputer 19 verglichenen beiden Drehzahlen zu Null werden läßt
Die Handbohrmaschine ist gangumschaltbar und weist hierzu einen die
Drehzahl der Bohrspindel 11 umschaltenden Gangschalter 22 auf (Fig. 1
und 2). Diese Gangumschaltung kann mechanisch oder elektrisch bewirkt werden. Das Umschaltverhältnis ist dabei - unabhängig von der weiteren
Veränderung der Drehzahl durch das Drehzahl-Einstellorgan 18 - immer konstant. Mit dem Gangschalter 22 ist ein Informationsgeber 23 gekoppelt,
der mit dem Mikrocomputer 19 verbunden ist und diesem eine Information über die Schaltstellung des Gangschalters 22 liefert.
Mit dem Mikrocoumputer 19 ist weiterhin ein die Überlastung des Elektromotors
13 erkennendes Überlast-Meßelement 24 verbunden, das dem Mikrocomputer
19 eine MotorUberl astung, also einen über den Nennstrom des Elektromotors 13 hinausgehenden Motorstrom, signalisiert. In dem Motorstromkreis
liegt ein Schaltelement 25, das mit dem Mikrocomputer 19 verbunden ist und dessen Schaltstellung von diesem gesteuert wird. Mittels
des Schaltelementes 25 kann der Motorstromkreis geschlossen oder unterbrochen werden. Liefert das Überlast-Meßelement 24 eine Überiastinformation
an den Mikrocomputer, so gibt dieser an das Schaltelement 25 ein Abschaltsignal, und das Schaltelement 25 unterbricht den Stromkreis
des Elektromotors 13. Zum Wiedereinschalten muß zunächst eine am Gehäuse 10 angeordnete Einschalttaste 26 (Fig. 2) betätigt werden, die
ebenfalls mit dem Mikrocomputer 19 verbunden ist und diesem einen entsprechenden
Steuerbefehl liefert. Ein entsprechendes Schließsignal gibt dann der Mikrocomputer 19 an das Schaltelement 25 ab.
Zur Umkehrung der Drehrichtung der Bohrspindel 11 ist noch ein Drehrichtungs-Umkehrschalter
27 (Fig. 1 und 2) vorgesehen, der die Drehrich-
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tung mechanisch oder elektrisch umschaltet. Je nach Stellung des Drehrichtungs-Umkehrschalters
27 läuft die Bohrspindel 11 im Rechts- oder Linkslauf. Mit dem Drehrichtungs-Umkehrschalter 27 ist ein Informationsgeber 28 gekoppelt, der die jeweilige Schaltstellung des Drehrichtungs-Umkehrschalters
27 über eine Verbindungsleitung als Eingangssignal an den Mikrocomputer 19 gibt.
Mit dem Mikrocomputer 19 ist ein Display 29 mit optischen Anzeigefeldern
30 verbunden, auf welchen sowohl die Drehzahl als auch weitere
Kenndaten des Betriebszustandes wie - Einschaltung, Rechts-jlinkslauf,
Überlastung und dgl. abgelesen werden können. Die entsprechenden Informationen
werden dem Mikrocomputer 19 von den entsprechenden Elementen, wie Drehzahl-Einstellorgan 18 oder Drehzahlmeßelement 21,
Informationsgeber 23 des Gangschalters 22, Informationsgeber 28 des Drehrichtungs-Umkehrschalters 27, Einschalttaste 26, eingegeben und
diesersteuert entsprechend den erhaltenen Informationen das Display 29.
In dem Ausführungsbeispiel des Displays 29 in Fig. 4 weist dieses zur
Anzeige der Ist- oder Solldrehzahl eine 7-Segment-Anzeige 31 auf. Der
Aufbau und die Wirkungsweise einer solchen 7-Segment-Anzeige ist bekannt,
so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Zusätzlich ist In dem Display 29 noch eine Symbolskala 32 mit selektiv beleuchtbaren
Einzel symbol en 33 vorgesehen. Die Beleuchtungselemente,
vorzugsweise Leuchtdioden, dieser Einzelsymbole werden selektiv von dem Mikrocomputer 19 entsprechend seinem Informationsgehalt angesteuert.
So bedeutet z.B. das Aufleuchten des Einzelsymbols "E", daß die Handbohrmaschine
eingeschaltet ist, während das Aufleuchten des Einzelsymbols "SW Überlast-Warnung bedeutet. Die beiden Pfeiisymboie der Symbolskala
32 signalisieren die Jeweils eingeschaltete Drehrichtung der Bohrspindel 11.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 5 weist das Display 34
mit den Anzeigefeldern 35 eine Anzahl von neben- und/oder hintereinander angeordneten Signallampen 36, vorzugsweise Leuchtdioden, auf,
die jeweils einem der Anzeigefelder 35 zugeordnet sind. Im Display 34
sind zwei Skalen 37 und 38 mit Kenndaten des Betriebszustands entlang
den in zwei Reihen hintereinander liegenden Anzeigefeldern 35 angeordnet. Die Skala 37 enthält die Drehzahl angaben in Umdrehungen/min und die
Skala 38 weitere Angaben über den Betriebszustand der Handbohrmaschine. Dabei bedeuten "EIN" Einschaltung der Handbohrmaschine, "I.GANG"
und "2. GANG" eingeschalteter erster bzw. zweiter Gang, "LINKS" und "RECHTS" Links- oder Rechtslauf der Bohrspindel 11, "ÜBERLAST" Warnung
bei Überlastung des Elektromotors 13 und "ÜBERLAST-AUTO" Ansprechen
der automatischen Überlastabschaltung, also Offnen des Schaltelementes
Die unterhalb eines jeden Anzeigefeldes 35 angeordneten Signallampen
36 werden von dem Mikrocomputer 19 entsprechend seinem Informationsgehalt selektiv angesteuert. Die neben den Kenndaten der Skalen 37 und
38 aufleuchtenden Anzeigefelder 35 signalisieren den jeweiligen Betriebszustand der Handbohrmaschine, so daß der Benutzer mit einem einzigen
Blick diesen erfassen kann. Ist z.B. die Handbohrmaschine eingeschaltet, der erste Gang eingelegt und läuft die Bohrspindel 11 mit einer Drehzahl
von 1500 U/min im Rechtslauf, so leuchten die in Fig. 4 durch Schraffur gekennzeichneten Anzeigefelder 35 des Displays 34 auf.
Damit der Benutzer das Display 29 bzw. 34 auch während des Arbeitsvorgangs
ständig im Blickfeld hat, ist dieses auf der dem Handgriff 14 gegenüberliegenden Gehäuseoberseite 39 des Gehäuses 10 angeordnet
und vorzugsweise in die Gehäusewand bündig eingelassen (Fig. 1 und 5}·
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Die Drehzahlregel vorrichtung 17 kann ebenso als Drehzahlsteuervorrichtung
verwendet werden. In diesem Fall kann auf das Drehzahlmeßelement
21, den Tachogenerator, verzichtet werden, so daß die Schaltungsanordnun
insgesamt einfacher ist. Für eine bestimmte vorgewählte Drehzahl wird der Mikrocomputer 19 dann den Zündzeitpunkt der Thyristorschaltung
20 in einer vorprogrammierten Weise verschieben und damit einen vorgegebenen Stromflußwinkel einstellen.
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Claims (12)
1. .Elektrohandwerkzeug, wie handgeführte Bohr-, Fräs-, Sägemaschine
od.dgl, insbesondere Heimwerker-Kombinationsmaschine, mit einem
Elektromotor, vorzugsweise Universalmotor, einer Drehzahlregel- oder Drehzahlsteuervorrichtung für den Elektromotor und einem Gehäuse,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl rege I- oder -steuervorrichtung
(17) einen Mikrocomputer (19) aufweist.
2. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein die Drehzahl des Elektromotors (13) erfassendes Drehzahlmeßelement (21), vorzugsweise einen von dem Elektromotor (13) angetriebenen
Tachogenerator, dessen Ausgang mit dem Mikrocomputer (19) verbunden ist.
3. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Mikrocomputer (19) ein Drehzahl-Einstellorgan (18) verbunden ist, das eine manuell wählbare Drehzahl dem
Mikrocomputer (19) als Eingangssignal zuführt.
4. Elektrohandwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 3, mit einer Arbeitsspindel, gekennzeichnet durch einen die Drehzahl
der Arbeitsspindel (11) mechanisch oder elektrisch umschaltenden Gangschalter (22), der einen seine Schalt-
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stellung markierenden Informationsgeber (23) aufweist, der mit dem
Mikrocomputer (19) verbunden ist.
5. Elektrohandwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Mikrocomputer (19) ein eine
Überlastung des Elektromotors (13) erkennendes Uberlast-Meßelement (24) und ein Schaltelement (25) verbunden sind, das auf ein Signal
des Mikrocomputers (19) hin den Stromkreis des Elektromotors (13)
schließt oder öffnet.
6. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Mikrocomputer (19) eine manuell betätigbare Einschalttaste
(26) verbunden ist, die eine Schaltelement-Schließinformation an den Mikrocomputer (19) gibt.
7. Elektrohandwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet
durch einen Drehrichrungsumschaiter (27) mit einem dessen Schaltstellung markierenden Informationsgeber (28), der mit
dem Mikrocomputer (19) verbunden ist.
8. Elektrohandwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 7, gekennzeichnet
durch ein mit dem Mikrocomputer (19) verbundenes Display (29; 34) mit optischen Anzeigefeldern (30; 35), auf welchen
die Drehzahl und vorzugsweise weitere Kenndaten des Betriebszustands, wie Einschaltung, Rechts-iLinkslauf, Überlastung u. dgl .,abgelesen
werden können.
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9. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Display (29) eine 7-Segment-Anzeige (31) aufweist.
10. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Display (34) eine Anzahl von neben- und/oder hintereinander angeordneten Signallampen (36), vorzugsweise Leuchtdioden, aufweist,
die unmittelbar unter den Anzeigefeldern (35), diesen Jeweils zugeordnet, angeordnet sind und diese selektiv beleuchten können, und
daß im Display (34) mindestens eine Skala (37, 38) mit Kenndaten des Betriebszustands entlang den Anzeigefeldern (35) angeordnet ist.
11. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Display (29) eine Symbolskala (32) mit selektiv beleuchtbaren Einzelsymbolen (33) aufweist.
12. Elektrohandwerkzeug nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Display (29/ 34) auf einer, vorzugsweise im wesentlichen einem Handgriff (14) gegenüberliegenden,
Gehäuseoberseite (39) des Gehäuses (10) angeordnet ist, vorzugsweise
in die Gehäusewand eingelassen ist.
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