DE1963199A1 - Circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of its drive machine - Google Patents
Circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of its drive machineInfo
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Description
Schaltungsanordnung zur Drehmomentsbegrenzung einer Werkzeugmaschine mit elektronischer Drehzahiregelung ihrer Antriebsmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Drehmomentsbegrenzung einer Werkzeugmaschine mit elektronischer Drehzahlregelung ihrer Antriebsmaschine, insbesondere einer Bohrmaschine, die von einem über eine Phasenanschnittsteuerung gespeisten Elektromotor angetrieben ist, wobei der jeweilige Anschnittwinkel durch die Größe einer zwischen zwei Anschlußpunkten er Phasenanschnittsteuerung liegenden Spannung bestimmbar ist. Circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of their prime mover The invention relates on a circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of your drive machine, especially a drill, which are driven by an electric motor fed by a phase control is, where the respective lead angle by the size of one between two connection points the phase control voltage can be determined.
Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Bohrmaschinen, muß die jeweils gewünschte und vorgewählte Drehzahl unabhängig von dem für den jeweiligen Bearbeitungsprozeß von der Maschine aufzubringenden Drehmoment konstant gehalten werden. Dieses geschieht meist mit Hilfe bekannter Phasenanschnittsteuerungen, die dem Elektromotor der Werkzeugmaschine einen bei Absinken der Drehzahl größeren und bei Ansteigen der Drehzahl kleineren Strom zuführen. Wird das von der Maschine bei bestimmten Bearbeitungsprozessen abverlangte Drehmoment z. B. infolge Verklemmens eines Werkzeugs im Werkstück zu groß, so kann es zum Bruch des Werkzeuges oder gar zum Durchbrennen des Elektromotors kommen, da dieser infolge der automatischen Drehzahlregelung einen immer größeren Strom erhält. Aus diesem Grund ist bei solchen mit einer automatischen Drehzahlregelung versehenen Maschinen eine Begrenzung des maximal zulässigen Drehmoments erforderlich.In machine tools, especially drills, each must Desired and preselected speed independent of that for the respective machining process torque to be applied by the machine is kept constant. This happens mostly with the help of known phase angle controls that drive the machine tool's electric motor one that is greater when the speed drops and smaller when the speed rises Apply electricity. Is this required of the machine in certain machining processes Torque z. B. too large due to jamming of a tool in the workpiece, so can the tool breaks or the electric motor burns out, as this has an ever larger current due to the automatic speed control receives. For this reason, there is an automatic speed control for those machines equipped with a limitation of the maximum permissible torque are required.
Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, eine zuverlässige, mit wenigen Bauelementen auskommende Schaltungsanordnung zu schaffen, die bei automatischer Drehzahlregelung ein selbsttätiges Begrenzen des durch den Motor fließenden Stromes bei Überschreiten eines bestimmten maximalen Drehmoments bewirkt, und zwar unabhängig von d er- jeweils eingestellten Drehzahl, um die Maschine zum Stillstand kommen zu lassen, ohne daß das Werkzeug, z. B. ein Gewindebohrer, bricht.This is where the invention comes in, the task of which is to provide a reliable, to create circuit arrangement that manages with a few components, with automatic Speed control an automatic limitation of the current flowing through the motor caused when a certain maximum torque is exceeded, independently of the speed set in each case to bring the machine to a standstill to let without the tool, z. B. a tap breaks.
Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen die Anschlußpunkte der Phasenanschnittsteuerung ein Fotowiderstand geschaltet ist, der von einer mit einer dem.Ankerstrom des Motors proportionalen Spannung gespeisten Lichtquelle beaufschlagt ist, die den Widerstandswert des Fotowiderstands bei Erreichen eines dem maximal zulässigen Drehmoment entsprechenden Ankerstroms soweit herabsetzt, daß er klein gegenüber dem Innenwiderstand einer dem Fotowiderstand parallelgeschalteten Spannung~ quelle ist, deren Spannung proportional der Drehzahl des Elektromotors und deren Polarität der zwischen den Anschlußpunkten liegenden Spannung der Phasenanschnittssteuerung entgegengesetzt ist.In a circuit arrangement of the type mentioned above, this is Object according to the invention achieved in that between the connection points of the Phase control, a photo resistor is connected, which is connected to a dem.Ankerstrom the motor proportional voltage applied to the light source fed is that the resistance value of the photo resistor when it reaches one of the maximum permissible torque corresponding armature current decreases so far that it is small compared to the internal resistance of a voltage connected in parallel with the photoresistor ~ source is whose voltage is proportional to the speed of the electric motor and whose Polarity of the phase control voltage between the connection points is opposite.
Bei dieser gemäß der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung wird durch einfache Bauelemente, nämlich einekleine Glühlampe und einen Fotowiderstand, erreicht, daß beim Auftreten eines bestimmten maximalen Ankerstroms, der einem bestimmten maximalen Drehmoment entspricht, die Glühlampe aufleuchtet und damit der von ihr beaufschlagte Fotowiderstand so niederohmig wird, daß die an ihm liegende Spannung der Phasenanschnittsteuerung zusammenbricht.In this circuit arrangement designed according to the invention through simple components, namely a small incandescent lamp and a photo resistor, achieved that when a certain maximum armature current occurs, which is a certain corresponds to the maximum torque, the light bulb lights up and thus that of it applied photo resistor is so low that the voltage applied to it the phase control breaks down.
Ein bei herkömmlichen Phasenanschnittsteuerungeu zwischen den genannten Anschlußpunkten vorhandener einstellbarer Widerstand ist also durch den Fotowiderstand ersetzt, wobei die bei den herkömmlichen Schaltungen durch Änderung des Widerstands bewirkten unterschiedlichen Spannungen gemäß der Erfindung mit einer Spannungsquelle änderbarer Spannung erreicht werden, die der zwischen den Anschlußpunkten liegenden Spannung der Phasenanschnittsteuerung entgegengeschaltet ist, so daß sich an der Phasenanschnittsteuerung immer eine solche- Spannung einstellt, die die gewünschte Drehzahl konstant hält.In conventional phase control, a new between the mentioned connection points existing adjustable resistance is therefore through the Photoresistor replaced, with the conventional circuits being changed of the resistance caused different voltages according to the invention with a Voltage source changeable voltage can be achieved that of the between the connection points lying voltage of the phase control is switched opposite, so that always set a voltage on the phase control that corresponds to the desired Keeps speed constant.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spannungsquelle durch einen Brückengleichrichter gegeben, dem eine der Drehzahl proportionale, von einem elektromagnetischen Drehgeber erzeugte Impulsspannung zugeführt ist. Gemäß einer Weiterbildung-der Erfindung ist dabei zwischen Drehgeber und Brückengleichrichter ein Transistorverstärker geschaltet. Die Verwendung eines Verstärkers ist besonders vorteilhaft, wenn infolge möglichst kleiner äußerer Abmessungen der Schaltungsanordnung nur sehr kleine Induktionsspulen und Magnete -für den Drehgeber verwendet werden, so daß von diesem keine für die unmittelbare Ans teuerung der Phasenanschnittsteuerung ausreichende Signalspannungen erzeugt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the voltage source is given by a bridge rectifier, one of which is proportional to the speed of pulse voltage generated is supplied to an electromagnetic rotary encoder. According to A further development of the invention is between the rotary encoder and the bridge rectifier switched a transistor amplifier. The use of an amplifier is special advantageous if as a result of the smallest possible external dimensions of the circuit arrangement only very small induction coils and magnets are used for the rotary encoder, so that none of this is used for direct control of the phase control sufficient signal voltages are generated.
Selbstverständlich kann als Drehgeber auch ein Tachogenerator Verwendung finden.Of course, a tachometer generator can also be used as a rotary encoder Find.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle eine Glühlampe, die erst-bei Erreichen einer Schwellspannung aufleuchtet, die an einem dem Ankerstromkreis parallelgeschalteten Widerstand abgreifbar ist.According to a further embodiment of the invention, the light source is an incandescent lamp that only lights up when a threshold voltage is reached a resistor connected in parallel to the armature circuit can be tapped.
Da bereits normale Glühlampen eine solche Widerstandscharakteristik haben, daß sie nach Erreichen einer bestimmten Spannung ihren Widerstand erniedrigen, steigt der sie durchfließende Strom schneller an, also leuchten sie auch schneller auf, als der Ankerstrom infolge der Drehzahlregelung weiter ansteigen kann. Es findet daher sehr schnell eine erhebliche Widerstandsverkleinerung des Fotowiderstands statt, die eine sofortige Herabsetzung des Ankerstroms zufolge hat, d. h. der sich einstellende Strom bleibt trotz Stillstand oder gerade noch laufender Maschine unter einer Schaden verursachenden Größe.Since normal incandescent lamps already have such a resistance characteristic have that they lower their resistance after reaching a certain voltage, the current flowing through them increases faster, so they also light up faster when the armature current can continue to rise as a result of the speed control. It finds therefore a considerable reduction in resistance of the photoresistor very quickly instead, which results in an immediate reduction in armature current, d. H. which The current setting remains in spite of standstill or just running machine a damaging quantity.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltungsanordnung näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing the electronic circuit arrangement explained in more detail.
In der Zeichnung ist eine nicht näher dargestellte, bekannte Phasenanschnittsteuerung 1 gezeigt, die über einen Thyristor 2 in bekannter Weise den einem Elektromotor 3 zugeführten Strom regelt. Den mit den Ankerwicklungen 31 hier in Reihe geschalteten Feldwicklungen 32 des Elektromotors 3 sind Widerstände 4 und 5 parallelgeschaltet, wobei zwischen einem Potentiometerabgriff und einem Anschluß des Widerstands 5 eine dem Ankerstrom des Motors 3 proportionale Spannung abgegriffen und einer Glühlampe 6 zugeführt wird. Die Glühlampe 6 beleuchtet einen Fotowiderstand 7, der zwischen AnschlußKlemmen 10 und 11 der Phasenanschnittsteuerung 1 geschaltet ist. Dem Fotowiderstand 7 ist über einen einstellbaren Widerstand 8 ein Brückengleichrichter~9 parallelgeschaltet, dem seinerseits ein Glättungskondensator 2O parallelgeschaltet ist.In the drawing is a known phase control, not shown in detail 1 shown, via a thyristor 2 in a known manner that of an electric motor 3 regulates the supplied current. The one connected in series with the armature windings 31 here Field windings 32 of the electric motor 3, resistors 4 and 5 are connected in parallel, wherein between a potentiometer tap and a connection of the resistor 5 a the armature current of the motor 3 tapped voltage proportional to an incandescent lamp 6 is fed. The incandescent lamp 6 illuminates a photo resistor 7 between Connection terminals 10 and 11 of the phase control 1 is switched. The photo resistor 7 a bridge rectifier ~ 9 is connected in parallel via an adjustable resistor 8, which in turn a smoothing capacitor 2O is connected in parallel.
Dem Brückengleichrichter 9 wird eine an einer Übertragerwicklung 21 liegende Impulsspannung zugeführt. Mit der Übertragerwicklung 21 ist eine Primärwicklung 22 gekoppelt, die im Kollektorkreis eines Transistors 23 liegt. Die Basis des Transistors 23 wird über einen Kondensator 24 von einem hier nur schematisch dargestellten elektromagnetischen Drehgeber 25 angesteuert, der seinerseits eine der Drehzahl des Elektromotors 3 entsprechende Impuls-spannung abgibt.The bridge rectifier 9 is connected to a transformer winding 21 Lying pulse voltage supplied. With the transformer winding 21 is a primary winding 22 coupled, which is in the collector circuit of a transistor 23. The base of the transistor 23 is only shown schematically here via a capacitor 24 Electromagnetic rotary encoder 25 shown, which in turn has a the speed of the electric motor 3 emits corresponding pulse voltage.
Bei laufender Maschine, also eingeschaltetem Elektromotor 3 liefert der Drehgeber 25 eine bestimmte impulsförmige Spannung, die, vom Transistor 23 verstärkt, dem Brückengleichrichter 9 zugeführt wird. Der Brückengleichrichter 9 gibt daher eine Gleichspannung ab, deren Amplitude der Drehzahl des Elektromotors proportional ist. Diese Gleichspannung wird über den Widerstand 8 der zwischen den Anschlüssen 10 und 11 der Phasenanschnittsteuerung 1 liegenden Spannung entgegengeschaltet. Zwischen den Anschlußpunkten 10 und 11 stellt sich daher immer eine solche Spannung ein, daß die jeweils gewünschte und z. B. über ein Potentiometer 26 vorgewählte Drehzahl konstant bleibt.When the machine is running, that is, when the electric motor 3 is switched on, it delivers the rotary encoder 25 a certain pulse-shaped voltage, which, amplified by the transistor 23, the bridge rectifier 9 is fed. The bridge rectifier 9 is therefore a direct voltage, the amplitude of which is proportional to the speed of the electric motor is. This DC voltage is across the resistor 8 between the terminals 10 and 11 of the phase control 1 lying opposite voltage. Such a voltage therefore always arises between the connection points 10 and 11 one that the particular desired and z. B. preselected via a potentiometer 26 Speed remains constant.
Sinkt also z. B. die Drehzahl infolge eines zu großen von der Maschine abverlangten Drehmoments ab, so wird auch die am Gleichrichter 9 liegende Spannung kleiner, d. h.So sinks z. B. the speed as a result of too large of the machine from the required torque, the voltage applied to the rectifier 9 is also smaller, d. H.
die zwischen den Anschlußpunkten 10 und 11 liegende Spannung an der Phasenanschnittsteuerung 1 wird größer, wodurch der Anschnittwinkel und damit der Ankerstrom des Elektromotors 3 so lange vergrößert wird, bis die Drehzahl wieder den gewünschten Wert erreicht hat.the voltage lying between the connection points 10 and 11 at the Phase control 1 becomes larger, which means that the lead angle and thus the Armature current of the electric motor 3 is increased until the speed is restored has reached the desired value.
Bei dieser Drehzahlregelung spielt der Fotowiderstand 7 keine Rolle, da er bei nichtleuchtender Glühlampe 6 so hochohmig ist, daß sein Widerstandswert gegenüber dem Widerstand der Drehzahlspannungsquelle, al-so dem Brückengleichrichter 9 und dem Widerstand 8 vernachlässigt werden kann. Dieser Zustand ändert sich jedoch sofort, wenn der Ankerstrom des Elektromotors 3 einen solchen Wert erreicht, daß die am Widerstand 5 abgegriffene Spannung groß genug ist, um die Glühlampe 6 aufleuchten zu lassen.With this speed control, the photo resistor 7 does not play a role, since it is so high-resistance when the incandescent lamp 6 is not lit that its resistance value to the resistance of the speed voltage source, al-so the bridge rectifier 9 and the resistor 8 can be neglected. However, this state of affairs is changing immediately when the armature current of the electric motor 3 reaches such a value that the voltage tapped at the resistor 5 is large enough to light up the incandescent lamp 6 allow.
Infolge dieser Lichteinwirkung verringert sich der Widerstand des Fotowiderstands so stark, daß er den Zusammenbruch der zwischen den Anschlußpunkten 10 und 11 liegenden Spannung bewirkt. Bricht aber diese Spannung zusammen, so liefert die Phasenanschnittsteuerung keine Steuersignale an den Thyristor 2, d. h. der Ankerstrom wird schlagartig verringert bzw. abgeschaltet. Gleichzeitig wird aber auch die Drehzahlregelung durch das Kurzschlißen über den gegenüber der Spannungsquelle sehr niederohmigen Fotowiderstand unwirksam, so daß tatsächlich ein Stillsetzen der Maschine durch Einsetzen der Strombegrenzung erreicht wird.As a result of this exposure to light, the resistance of the Photoresistor so strong that it causes the breakdown of the between the connection points 10 and 11 causes lying tension. But if this tension breaks down, then it delivers the phase control does not send any control signals to the thyristor 2, d. H. the armature current is suddenly reduced or switched off. At the same time, the speed control is also due to the short-circuit across the very low resistance to the voltage source Photo resistor ineffective, so that actually shutting down the machine Onset of the current limit is reached.
Die Wirkung der Drehmomentsbegrenzung über den Fotowiderstand 7 und der Drehzahlregelung über die vom Gleichrichter 9 abgegebene Spannung mit entgegengesetzter Polarität auf die Phasenanschnittsteuerung 1 ist erkenntlich, wenn, wie in der Zeichnung gestrichelt dargestellt, angenommen wird, daß die Anschlußpunkte 10 und 11 mit dem Emitter und der Basis eines Transistors der Phasenanschnittsteuerung verbunden sind, der seine Basis spannung im Ruhezustand von einer auch mit dem Kollektor verbundenen positiven Speisespannung der gesamten Schaltungsanordnung erhält.The effect of the torque limitation via the photo resistor 7 and the speed control via the voltage output by the rectifier 9 with the opposite The polarity on the phase control 1 can be seen if, as in the drawing shown in dashed lines, it is assumed that the connection points 10 and 11 with the The emitter and the base of a transistor of the phase control are connected, its base voltage in the idle state from a also connected to the collector receives positive supply voltage of the entire circuit arrangement.
Im normalen Betriebszustand wird der Transistor je nach der vom Gleichrichter 9 abgegebenen, der Drehzahl entsprechenden Spannung mehr oder weniger ausgesteuert, da bei steigender Drehzahl die Basisspannung infolge der entgegengeschalteten Gleichspannung kleiner wird. Am Kollektorwiderstand des Transistors wird dann ein den Anschnittwinkel bestimmendes entsprechend kleineres Signal abgegeben. Wird dagegen bei Erreichen des maximal zulässigen Drehmoments der Fotowiderstand 7 niederohmig, so wird die Basis praktisch auf Emitterpotental gelegt, d. h. der Transistor sperrt und die Phasenanschnittsteuerung 1 gibt vorübergehend keinen Strom mehr an den Elektromotor3.In normal operation, the transistor is depending on the rectifier 9 output voltage corresponding to the speed is more or less controlled, because as the speed increases, the base voltage is due to the opposing DC voltage gets smaller. At the collector resistance of the transistor there is then the angle of cut determining correspondingly smaller signal emitted. On the other hand, when the maximum is reached permissible torque of the photo resistor 7 is low, so the basis is practical placed on emitter potential, d. H. the transistor blocks and the phase control 1 temporarily no longer supplies power to the electric motor 3.
Diese gemäß der Erfindung ausgebildete Schaltungsanordnung-verfügt nur über wenige, zuverlässige Bauelemente und kann daher so klein ausgebildet werden, daß sie sogar in jeder Handbohrmaschine unterzubringen ist.This circuit arrangement designed according to the invention has only has a few, reliable components and can therefore be made so small that that it can even be accommodated in every hand drill.
Da anhand der Zeichnung nur die MeSçmale und Funktionsweise der Erfindung erläutert :werden sollten, wurden der Einfachheit halber alle für sich bekannten Einrichtungen zur Drehzahlvorwahl und auch Drehrichtungsumkehr der Werkzeugmaschine, wie z. B. Potentiometer und Relais, fortgelassen. Selbstverständlich arbeitet die gemäß der Erfindung ausgebildete Schal tungs anordnung- unabhängig von der jeweils eingestellten Drehzahl und auch Drehrichtung.Since the drawing shows only the features and functionality of the invention explained: should be, for the sake of simplicity, all were known for themselves Devices for speed preselection and also reversing the direction of rotation of the machine tool, such as B. Potentiometer and relay, omitted. Of course it works formed according to the invention scarf processing arrangement independent of each set speed and direction of rotation.
Claims (4)
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| DE19691963199 DE1963199A1 (en) | 1969-12-17 | 1969-12-17 | Circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of its drive machine |
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| DE19691963199 DE1963199A1 (en) | 1969-12-17 | 1969-12-17 | Circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of its drive machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1963199A1 true DE1963199A1 (en) | 1971-06-24 |
Family
ID=5754102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691963199 Pending DE1963199A1 (en) | 1969-12-17 | 1969-12-17 | Circuit arrangement for limiting the torque of a machine tool with electronic speed control of its drive machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1963199A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3222065A1 (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-15 | Black & Decker, Inc. (eine Gesellschaft n.d.Ges.d. Staates Delaware), 19711 Newark, Del. | Electric hand tool with rotation direction reversal and torque limiting |
| DE3222066A1 (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-15 | Black & Decker, Inc. (eine Gesellschaft n.d.Ges.d. Staates Delaware), 19711 Newark, Del. | Electric hand tool with a circuit for speed adjustment and torque limiting |
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1969
- 1969-12-17 DE DE19691963199 patent/DE1963199A1/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3222065A1 (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-15 | Black & Decker, Inc. (eine Gesellschaft n.d.Ges.d. Staates Delaware), 19711 Newark, Del. | Electric hand tool with rotation direction reversal and torque limiting |
| DE3222066A1 (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-15 | Black & Decker, Inc. (eine Gesellschaft n.d.Ges.d. Staates Delaware), 19711 Newark, Del. | Electric hand tool with a circuit for speed adjustment and torque limiting |
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