DE3541639A1

DE3541639A1 - Einrichtung zur konstanthaltung der drehzahl einer von einem kollektor-reihenschluss-motor angetriebenen arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE3541639A1
Application number: DE19853541639
Authority: DE
Inventors: Hans Grossmann
Original assignee: DUSS MASCHF
Current assignee: DUSS MASCHF
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1987-06-04
Also published as: FR2590746A1; NL8602701A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl einer Arbeitsmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 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').

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.

Bei einer solchen Ausbildung ergibt sich zudem der Vorteil einer größeren Unempfindlichkeit der Einrichtung gegen Erschütterung und Schlag.

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.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Impulsgeber der Einrichtung im Blockschaltbild,

Fig. 2,3 den Impulsgeber der Einrichtung in Seiten- bzw. Stirnansicht,

Fig. 4 das Blockschaltbild der mit einem Universalmotor verschalteten Einrichtung,

Fig. 5 einen mit der Einrichtung ausgerüsteten Universalmotor in Seitenansicht und

Fig. 6 eine Variante der Anordnung gemäß 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.

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.

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.

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.

Der Begriff "Magnetring" ist im weitesten Sinne zu verstehen und umfaßt auch Magnetkörper, die nicht radialsymmetrisch ausgebildet sind.

Claims

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.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (G) ein Silicium Hall-Effekt Schalter ist.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsformer (12) ein Komparator Verwendung findet.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsformer (12) ein Schmitt-Trigger Verwendung findet.

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.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Komparator bzw. Schmitt-Trigger ein Ausgangsverstärker (Ausgangstransistor 13) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetring (24 a) axial polarisiert ist (Fig. 6).

8. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetring (24) am Umfang polarisiert ist (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.

10. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (25 a) den Magnetring (24 a) umschließt (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.

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).