DE19851479C2 - Steuerung für einen Stromwendermotor - Google Patents
Steuerung für einen StromwendermotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für einen mit
einer Phasenanschnittsteuerung betriebenen Stromwendermotor,
mit einem stetigen als auch mit einem ruckartigen Drehverhal
ten des Stromwendermotors, wozu der Phasenanschnittsteuerung
eine erste und eine zweite Steuereinrichtung zugeordnet ist,
für einen ersten und einen zweiten Anschnitt der Halbwellen
einer Wechselstromspannung.
Stromwendermotoren sind durch die Zuordnung einer Elektronik
in ihrer Drehzahl variabel steuerbar. Eine derartige Elektro
nik kann beispielsweise eine Phasenanschnittsteuerung bei
Wechselstrombetrieb oder einen Pulsweitenmodulator bei
Gleichstrombetrieb beinhalten. Solche steuerbaren Stromwen
dermotoren kommen auch vorteilhaft bei Elektrohandwerkzeugen
zur Anwendung.
Es gibt Anwendungsfälle für Elektrohandwerkzeuge, beispiels
weise bei kraftaufwendigen Schraubarbeiten und sicherem Boh
ren in Blech und Aluminium, bei denen es von Vorteil ist,
wenn das Elektrowerkzeug mit einer Elektronik versehen ist,
womit ein an- und abschwellendes Drehmoment bzw. eine gepul
ste Drehzahl bei einem Stromwendermotor erzielbar ist.
Eine solche Elektronik ist aus der DE 195 01 430 A1 bekannt.
Dort wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors
beschrieben, das bei Elektrowerkzeugen Anwendung findet. Der
Elektromotor (1) wird mit veränderbaren Pulsen (11, 11', 20)
einer elektrischen Spannung (U) derart beaufschlagt, so daß
sich der Rotor des Elektromotors mit einer einstellbaren
Drehzahl (n1, n2) bewegt. Hierfür kommen Phasenanschnitt
steuerungen oder Pulsweitenmodulatoren zur Anwendung. Die
ruck- bzw. stoßartige Bewegung des Rotors des Elektromotors
(1) wird dadurch erzielt, daß Teile von einzelnen Pulsen (11,
11', 20) durch Überlagerung einer Pulspause (12, 12', 22) mit
einer Nullspannung ausgeblendet werden.
Desweiteren wird eine Schaltungsanordnung in der DE 195 01 430 A1
zur Ansteuerung eines Elektromotors (1) mit einer
Steuerelektronik (5) und einem elektronischen Leistungsschal
ter (4) beschrieben, bei der der elektronische Leistungs
schalter (4) von der Steuerelektronik (5) derart geschaltet
wird, daß über den elektronischen Leistungsschalter (4) ver
änderbare Pulse (11, 11', 20) einer elektrischen Spannung (U)
an den Elektromotor (1) zum Betrieb des Elektromotors mit ei
ner voreingestellten Drehzahl (n1, n2) anlegbar sind.
Die ruck- bzw. stoßartige Bewegung des Rotors des Elektromo
tors (1) wird hier dadurch erzielt, daß die Steuerelektronik
(5) Mittel zum Ausschalten des elektronischen Leistungsschal
ters (4) während wenigstens Teilen von wenigsten einzelnen
Pulsen (11, 11', 20) enthält.
Der Nachteil einer derartigen Ansteuerung eines Elektromotors
besteht darin, daß beispielsweise bei einer Phasenanschnitt
steuerung jeweils eine stetige Anzahl von Halbwellen einer
Wechselstromspannung komplett ausgeblendet werden. Diese Maß
nahme ist besonders bei einer kleinen Drehzahl, also beim
großen Anschnitt der verbleibenden Halbwellen, störend, da
bei einer kleinen Drehzahl während eines Schraubvorganges ei
ne kontinuierliche Drehzahl vorteilhafter ist.
Aus der EP 0 784 884 B1 ist eine Elektronik bekannt, womit
auch eine ruckende Drehzahl einstellbar ist. Hier wird ein
Elektro-Schraubwerkzeug mit einem Universalmotor (1) be
schrieben, das mittels einer Phasenanschnittsteuerung (3) zur
Bestimmung variabler Drehzahlen betrieben ist, wobei die Pha
senanschnittsteuerung (3) auf eine wellenpaketgesteuerte Pha
senanschnittsteuerung umschaltbar ist. Bei der wellenpaketge
steuerten Phasenanschnittsteuerung werden auch nicht alle
Halbwellen des Netzes durchgesteuert. Das Durchsteuern und
nicht Durchsteuern der Halbwellen wird mit einem Oszillator
(4) erzielt, der der Phasenanschnittsteuerung zuschaltbar
ist. Je weiter die Frequenz des Oszillators (4) unterhalb der
Netzfrequenz von 50 Hz liegt, um so weniger Halbwellen des
Netzes werden durchgesteuert.
Die Wirkungsweise dieser Steuerung entspricht die der DE 195 01 430 A1,
und somit ist auch der Nachteil der gleiche.
In der Offenlegungsschrift DE 196 09 986 A1 wird ein Verfah
ren zum Betreiben eines Elektromotors beschrieben, bei dem
eine Elektronik zur Anwendung kommt, womit eine erste, eine
zweite und eine dritte Drehzahl erzielbar ist. Bei Wechsel
strombetrieb des Elektromotors besteht die Elektronik aus ei
ner Phasenanschnittsteuerung, und der Elektromotor kommt bei
Elektroschraubwerkzeugen zur Anwendung. Mit der ersten vor
eingestellten Drehzahl wird die Schraube solange eingedreht,
bis der Schraubenkopf in die Nähe der Materialoberfläche
kommt, erste Betriebsphase. Wird das zuvor eingestellte
Grenzdrehmoment erreicht, so wird über die Elektronik der
Elektromotor in einer weiteren Betriebsphase umgeschaltet,
und der Motor wird nun derart angesteuert, daß durch Drehmo
mentpausen einer bestimmten Länge ein periodisch unterbroche
nes sogenanntes Nachdrehmoment vom Elektromotor ausgeübt
wird. In der zweiten Betriebsphase erfolgt ein periodisches
Wiedereinschalten des elektronischen Schalters, wobei die
Pausen des Wiedereinschaltens bis zu einer Sekunde betragen
kann, Spalte 7, Zeile 5 bis 10.
Hier handelt es sich einerseits um ein Verfahren, bei dem ei
ne Phasenanschnittsteuerung auf eine Wellenpaketsteuerung um
schaltbar ist, Spalte 5, Zeile 30 bis 51, ähnlich des Verfah
rens aus der EP 0 784 884 B1.
Andererseits wird in dieser Schrift offenbart, daß die zweite
Drehzahl einem minimalen Stromflußwinkel entspricht, Sp. 6,
Z. 53 bis 56, Sp. 7, Z. 52 bis 56.
Aus der Beschreibung und der Zeichnung dieser Schrift geht
hervor, daß die Elektronik der Phasenanschnittsteuerung min
destens zwei bzw. drei Betriebszustände bei einem Elektro
werkzeug bewirkt, wobei der erste und der zweite bzw. der
dritte Betriebszustand von der Höhe der Stromaufnahme des
Elektromotors abhängig ist. Wird die zuvor eingestellte
Schwelle der Stromaufnahme überschritten, so schaltet die
Elektronik vom ersten Betriebszustand, bei der der Elektromo
tor des Elektrowerkzeugs mit variablen einstellbaren kontinu
ierlichen stetigen Drehzahlen betreibbar ist, in den zweiten
und dritten Betriebszustand um, bei denen der Elektromotor
ein mehr oder minder ruckendes Drehverhalten aufweist.
Das Verfahren nach der DE 196 09 986 A1 mit den bis zu drei
Betriebszuständen während eines Schraubvorganges mit einem
Elektrowerkzeug hat den Nachteil, daß der Übergang von einem
kontinuierlichen, stetigen Drehverhalten des Elektromotors zu
einem ruckenden Drehverhalten nicht gleitend, sondern abrupt
erfolgt.
DE 35 34 052 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung eines
Alarms bei Überlastung im Betrieb eines Elektrowerkzeugs, das
dem Benutzer einen eindeutigen nicht übersehbaren Hinweis auf
den Überlastungszustand gibt. Das beschriebene Verfahren be
wirkt bei einem Überlastungszustand eine Absenkung der dem
Elektrowerkzeug zugeführten Leistung, wodurch die Drehzahl
des Elektromotors reduziert wird, und anschließend erfolgt
zusätzlich ein zyklisches Anheben und Absenken der reduzier
ten zugeführten Leistung, wodurch die Drehzahl des Elektromo
tors bei abgesenkter Leistung hin- und herpendelt, bis der
Überlastzustand beendet ist. Zur Drehzahlsteuerung ist dem
Elektrowerkzeug eine mikrokontrollergesteuerte Phasenan
schnittsteuerung zugeordnet.
Das hier beschriebene Verfahren findet für Schraub- und Bohr
arbeiten mit einem Elektrowerkzeug keine Anwendung, da eine
Absenkung der reduzierten zugeführten hin- und herpendelnden
Leistung für solche Anwendungen ungeeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Steuerung für
einen Stromwendermotor zu schaffen, womit ein gleitender
sanfter Übergang von einem stetigen Drehverhalten des Motors
zu einem bei einem kontinuierlich ansteigenden Drehmoment ein
sich entsprechend proportional verstärkendes ruckendes Dreh
verhalten des Motors erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der ne
bengeordneten Patentansprüche 1, 4, 6 gelöst. Vorteilhafte Aus
gestaltungsmerkmale der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen
und der Beschreibung zu entnehmen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerung für einen Strom
wendermotor liegt darin, daß der Phasenanschnittsteuerung
Steuereinrichtungen zugeordnet sind, womit ein erster An
schnitt der Halbwellen einer Wechselstromspannung in erste
Bereichsabschnitte und ein zweiter Anschnitt der Halbwellen
in zweite Bereichsabschnitte durchführbar ist mit dem Zweck,
daß bei einer kleinen Drehzahl und einem kleinen Drehmoment
ein stetiges Drehverhalten des Motors und bei einem kontinu
ierlich ansteigendem Drehmoment proportional zum Drehmoment
ein sanfter Übergang zu einem sich verstärkenden ruckenden
Drehverhalten des Motors erzielt wird, wobei ein derartiges
Drehverhalten des Motors vorteilhaft ohne Umschaltvorgänge
erfolgt.
Dieses Drehverhalten des Motors ist besonders bei Schraubar
beiten mit einem Elektrowerkzeug vorteilhaft.
Bei Gleichstrombetrieb des Stromwendermotors kommt ein Puls
weitenmodulator sinngemäß zur Anwendung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er
läutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung der elektronischen Steue
rung für einen Stromwendermotor,
Fig. 2 eine Halbwellendarstellung einer Wechselstromspan
nung mit angeschnittenen Halbwellen,
Fig. 3 eine Halbwellendarstellung mit einem ersten An
schnitt in ersten Bereichsabschnitten einer Wech
selstromspannung und einem zweiten Anschnitt in
zweiten Bereichsabschnitten,
Fig. 4 eine grafische Darstellung des Motorstroms in Bezug
zur Ausführung der Fig. 3,
Fig. 5 eine Halbwellendarstellung mit einem variabel ein
stellbaren Anschnitt der Halbwellen einer Wechsel
stromspannung in ersten Bereichsabschnitten und ein
variables Ausschneiden von Halbwellen in zweiten
Bereichsabschnitten,
Fig. 6 eine Halbwellendarstellung mit einem variabel ein
stellbaren Anschnitt der Halbwellen vom minimalen
Anschnitt aufwärts bis hin zum maximalen Anschnitt
der Halbwellen in sich wiederholenden Bereichsab
schnitten einer Wechselstromspannung.
Elektrohandwerkzeuge sind überwiegend mit einer Elektronik
zur Drehzahlsteuerung ausgestattet, indem bei Wechselstrombe
trieb eine Phasenanschnittsteuerung und bei Gleichstrombetrieb
ein Pulsweitenmodulator zur Anwendung kommt. Der Dreh
zahlsteuerungselektronik des Elektrowerkzeugs kann für be
stimmte Anwendungsfälle eine zusätzliche Steuerung zur Errei
chung eines an- und abschwellenden Drehmoments des Elektro
werkzeugmotors zugeordnet sein. Entsprechend ist die Dreh
zahlsteuerungselektronik derart ausgelegt, daß der Stromwen
dermotor des Elektrowerkzeugs sowohl mit variabler stetiger
Drehzahl, als auch mit variabler, impulsartiger ruckender
Drehzahl betreibbar ist.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung einer solchen Steue
rung. In Reihe mit dem Stromwendermotor 1 liegt ein Triac 2,
dem eine Phasenanschnittsteuerung 3 zugeordnet ist. Die Pha
senanschnittsteuerung 3 ist über eine erste, eine zweite und
eine dritte Steuereinrichtung 4, 5, 6 betreibbar. Mit der er
sten Steuereinrichtung 4 wird die Phasenanschnittsteuerung in
bekannter Weise betätigt, und die Halbwellen einer Wechsel
stromspannung sind in ihrer Gesamtheit mit der ersten Steuer
einrichtung 4 anschneidbar. Die erste Steuereinrichtung kann
einen einstellbaren Widerstand beinhalten und als Drehpoten
tiometer oder als Schiebepotentiometer ausgelegt sein, wobei
der Schiebepotentiometer vorzugsweise in einem Netzschalter
angeordnet ist und mit dem Bedienungselement des Netzschal
ters betrieben wird.
Fig. 2 zeigt einen standardgemäßen variablen Anschnitt a, b,
c, d der Halbwellen einer Wechselstromspannung, der mit einer
in bekannter Weise ausgelegten Phasenanschnittsteuerung 3 er
zielt wird.
Zur Erreichung einer gepulsten ruckartigen Drehzahl bei einem
Stromwendermotor 1, ist der Phasenanschnittsteuerung 3 eine
erste und zweite Steuereinrichtung 4, 5 zugeordnet. Mit der
zweiten Steuereinrichtung 5, die auch einen einstellbaren Wi
derstand oder einen Stufenschalter beinhalten kann, sind ent
sprechende Bereichsabschnitte von Halbwellen einer Wechselstromspannung
beeinflußbar, wodurch erste und zweite Be
reichsabschnitte von Halbwellen einer Wechselstromspannung
gebildet werden.
Fig. 3 zeigt derartige Bereichsabschnitte einer Wechselstrom
spannung. In erste Bereichsabschnitte 7 erfolgt ein erster
Anschnitt a', b', c', d' der Halbwellen und in zweite Bereichs
abschnitte 8 ein zweiter Anschnitt e, wobei zur Erreichung
eines ruckartigen Drehverhaltens des Stromwendermotors die
ersten und zweiten Bereichsabschnitte 7, 8 sich fortwährend
wiederholen. Der Anschnitt der Halbwellen in den zweiten Be
reichsabschnitten 8 ist mit der zweiten Steuereinrichtung 5
variabel fest einstellbar, und mit einer dritten Steuerein
richtung 6 werden die zweiten Bereichsabschnitte 8 in ihrer
Weite und in ihrer Wiederholfrequenz eingestellt.
Bei einem standardgemäßen Anschnitt aller Halbwellen einer
Wechselstromspannung wird der zweite Anschnitt e der Halbwel
len mit der zweiten Steuereinrichtung 5 auf einen minimalen
Anschnitt eingestellt oder dieser Anschnitt wird gänzlich
aufgehoben, wodurch in bekannter Weise ein variabler An
schnitt der Halbwellen einer Wechselstromspannung mit der er
sten Steuereinrichtung 4, entsprechend der Fig. 2, erzielt
wird.
Mit einem ersten und einem zweiten Anschnitt der Halbwellen
einer Wechselstromspannung bestehen ständig erste und zweite
Bereichsabschnitte 7, 8 von angeschnittenen Halbwellen, wobei
der Anschnitt der Halbwellen der zweiten Bereichsabschnitte 8
unabhängig von den ersten Bereichsabschnitten 7 einstellbar
ist, und mit dem Anschnitt der Halbwellen der ersten Be
reichsabschnitte 7 ist der Elektromotor unabhängig von den
zweiten Bereichsabschnitten 8 variabel betreibbar.
Soll nun ein mehr oder minder an- und abschwellendes Drehmo
ment und somit ein ruckartiges Drehverhalten bei einem Stromwendermotor
erzielt werden, so wird mit der zweiten Steuer
einrichtung 5 der zweite Anschnitt e der Halbwellen entspre
chend fest eingestellt.
Dieser zweite Anschnitt der Halbwellen in den zweiten Be
reichsabschnitten 8 ist unabhängig von dem ersten Anschnitt
der Halbwellen in den ersten Bereichsabschnitten 7 fest ein
stellbar. Ist der fest eingestellte zweite Anschnitt geringer
wie der erste Anschnitt, so werden die Halbwellen einer Wech
selstromspannung insgesamt über die erste Steuereinrichtung 4
bis zu der fest eingestellten Anschnittshöhe 9 des zweiten
Anschnitts angeschnitten, und im weiteren Verlauf der An
schnittsverringerung der Halbwellen bis hin zum minimalen
oder keinen Anschnitt, werden die Halbwellen nur in den er
sten Bereichsabschnitten 7 über die erste Steuereinrichtung 4
angeschnitten, wobei die mit der zweiten Steuereinrichtung 5
fest eingestellte Anschnittshöhe 9 der Halbwellen in den
zweiten Bereichsabschnitten 8 konstant bleibt.
Die variabel fest einstellbare Anschnittshöhe des zweiten An
schnitts der Halbwellen in den zweiten Bereichsabschnitten 8
kann auch den Bereich eines eingestellten Grenzdrehmoments
kennzeichnen, bei dem in Abhängigkeit vom Drehmoment des
Stromwendermotors der Anschnitt der Halbwellen in den zweiten
Bereichsabschnitten 8 proportional zum ansteigenden Drehmo
ment des Motors über das eingestellte Grenzdrehmoment hinaus
zunimmt, so daß auch hierdurch ein sich verstärkendes ruckar
tiges Drehverhalten des Stromwendermotors in Abhängigkeit vom
Drehmoment erzielt wird. Das Drehmoment ist in bezug zur Höhe
der Stromaufnahme des Motors zu sehen.
Zum Einschrauben großer Schrauben mit einem Elektrowerkzeug
wird vorzugsweise eine geringere fest eingestellte An
schnittshöhe 9 der Halbwellen in den zweiten Bereichsab
schnitten 8 eingestellt wie für kleine Schrauben, so daß am
Anfang und im weiteren Verlauf des Schraubvorganges eine kontinuierliche,
stetige Drehzahl erzielt wird, und zum Ende des
Schraubvorganges erfolgt eine mehr oder minder ruckende Dreh
zahl, ohne daß hierbei Umschaltvorgänge erforderlich sind.
Somit können bei einem einzigen Betriebszustand sowohl ein
stetiges als auch ein sich proportional zum Drehmoment ver
stärkendes ruckendes Drehverhalten bei einem Elektromotor er
zielt werden.
Der hier beschriebene erste und zweite Anschnitt in ersten
und zweiten Bereichsabschnitten einer Wechselstromspannung
wird anhand eines Diagramms noch näher erläutert.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm über den Stromverlauf während des
Motorbetriebes bei einem stetigen und bei einem mehr oder
minder ruckartigen Drehverhalten des Stromwendermotors. Die
Wechselstromspannung ist durch die Drehzahlsteuerungselektro
nik des Stromwendermotors in ein entsprechendes Raster, be
stehend aus erste und zweite Bereichsabschnitte 7, 8 von Halb
wellen, aufgeteilt. Mit der ersten Steuereinrichtung 4 werden
alle Halbwellen bis zu der mit der zweiten Steuereinrichtung
5 fest eingestellten Anschnittshöhe 9 der Halbwellen in den
zweiten Bereichsabschnitten 8 angeschnitten. Die Stromkurve
10 kennzeichnet den kontinuierlich ansteigenden Stromverlauf
während eines Schraubvorganges bei einem stetigen Drehverhal
ten des Stromwendermotors bis zu der variabel fest einstell
baren Anschnittshöhe 9 der zweiten Bereichsabschnitte 8. Da
nach verläuft eine theoretische Stromkurve 10' gestrichelt
weiter. Im weiteren Verlauf des Schraubvorganges erhöht sich
das hierfür erforderliche Drehmoment und somit auch die
Stromaufnahme des Stromwendermotors, wobei eine Stromaufnahme
des Stromwendermotors über die fest einstellbare Anschnitts
höhe 9 der zweiten Bereichsabschnitte 8 hinaus der Strom in
den zweiten Bereichsabschnitten 8 etwa konstant bleibt, und
in den ersten Bereichsabschnitten 7 steigt der Strom propor
tional zu der theoretischen Stromkurve 10' an. Übersteigt der
Strom in den ersten Bereichsabschnitten 7 den Strom in den
zweiten Bereichsabschnitten 8, so sinkt die Drehzahl des
Stromwendermotors in den zweiten Bereichsabschnitten 8 ent
sprechend ab, wodurch jeweils ein entsprechender erhöhter An
stieg des Stroms in den ersten Bereichsabschnitten 7 hervor
gerufen wird.
Mit der hier dargelegten Lösung wird ein gleitender sanfter
Übergang vom variablen stetigen Drehverhalten zum ruckenden
Drehverhalten des Stromwendermotors erzielt.
Nach Fig. 3 wird bei einem einzigen Betriebszustand sowohl ein
stetiges als auch ein ruckendes Drehverhalten bei einem Elek
tromotor erzielt durch unterschiedliches Anschneiden der
Halbwellen in ersten und zweiten Betriebsabschnitten einer
Wechselstromspannung. Dieses Drehverhalten eines Stromwender
motors kann auch durch variables Anschneiden der Halbwellen
in erste Betriebsabschnitte und durch Ausblenden von Halbwel
len in zweite Bereichsabschnitte erzielt werden.
Fig. 5 zeigt eine derartige Lösung. Ein variables Anschneiden
der Halbwellen einer Wechselstromspannung mit der ersten
Steuereinrichtung 4 der Phasenanschnittsteuerung erfolgt in
den ersten Bereichsabschnitten 7' in bekannter Weise. Die er
sten Bereichsabschnitte 7' der Fig. 5 zeigen lediglich jeweils
den gleichen Anschnitt. In den zweiten Bereichsabschnitten 8'
werden mit der zweiten Steuereinrichtung 5 eine variabel ein
stellbare Anzahl von Halbwellen ausgeblendet, indem mit der
zweiten Steuereinrichtung die Weite der zweiten Bereichsab
schnitte 8' variabel einstellbar ist. Die minimale Anzahl der
ausblendbaren Halbwellen in den zweiten Bereichsabschnitten
8' umfaßt eine Halbwelle. Die Weite von den ersten und den
zweiten Bereichsabschnitten 7'; 8' umfaßt jeweils einen Ge
samtbereichsabschnitt 11. Die Weite des Gesamtbereichsab
schnittes 11 einer Wechselstromspannung kann vorteilhaft je
weils gleich sein, und der Gesamtbereichsabschnitt wiederholt
sich fortwährend, somit sind die ersten und die zweiten Be
reichsabschnitte 7'; 8' in ihrer Weite mit der zweiten Steuereinrichtung
5 derart variabel einstellbar, daß bei einer grö
ßeren Einstellung der Weite des zweiten Bereichsabschnittes
8' sich die Weite des ersten Bereichsabschnittes 7' um den
gleichen Wert verringert. Die Weite des Gesamtbereichsab
schnittes 11 kann auch unterschiedlich einstellbar sein.
Der variable Anschnitt der Halbwellen in den ersten Bereichs
abschnitten 7' und das Ausschneiden von Halbwellen in den
zweiten Bereichsabschnitten 8' kann mit Hilfe eines Mikrokon
trollers erfolgen, wobei die Einstellung der Weite der zwei
ten Bereichsabschnitte 8' am Drehmoment des Stromwendermotors
gekoppelt sein kann. Die Einstellung des Drehmoments zur Aus
blendung von Halbwellen in den zweiten Bereichsabschnitten 8'
wird ebenfalls mit der zweiten Steuereinrichtung 5 bestimmt.
Der Mikrokontroller ist so programmiert, daß beim Erreichen
des eingestellten Drehmoments mindestens eine Halbwelle aus
geblendet wird, und mit einem zunehmenden Drehmoment die Aus
blendung von Halbwellen in den zweiten Bereichsabschnitten 8'
proportional zum ansteigenden Drehmoment zunimmt, so daß bei
einem zunehmenden Drehmoment ein sich verstärkendes ruckendes
Drehverhalten des Stromwendermotors ergibt. Die Weite der er
sten Bereichsabschnitte 7' können auch konstant gehalten wer
den, indem die Weite der zweiten Bereichsabschnitte 8' ent
sprechend der Zunahme der ausgeblendeten Halbwellen sich ver
größert, und hierdurch die Weite der Gesamtbereichsabschnitte
11 sich um den gleichen Wert vergrößert.
Fig. 6 zeigt eine weitere Lösung womit ein stetiges und ein
ruckendes Drehverhalten bei einem Stromwendermotor erreicht
wird. Mit der zweiten Steuereinrichtung 5 ist hier die Pha
senanschnittsteuerung so beeinflußbar, daß in Bereichsab
schnitten von Halbwellen einer Wechselstromspannung, bei ei
ner periodischen Wiederholung dieser Bereichsabschnitte, der
Anschnitt der Halbwellen vom minimalen Anschnitt linear oder
nicht linear aufwärts bis zum maximalen Anschnitt erfolgt,
wobei dieser Vorgang am Drehmoment des Stromwendermotors ge
koppelt sein kann. Dieser Verlauf des Anschnitts der Halbwel
len der Bereichsabschnitte 12 ist in der ersten Halbwellen
darstellung f der Fig. 6 dargestellt. Den Beginn des An
schnittsverlaufs der Halbwellen ist variabel mit der ersten
Steuereinrichtung (4) bestimmbar. Der mit der ersten Steuer
einrichtung variabel einstellbare Beginn des Anschnitts der
Halbwellen kennzeichnet die Bereichsabschnitte 12' der ersten
Halbwellendarstellung f der Fig. 6. Die Anzahl der Halbwellen
in den Bereichsabschnitten mit einem minimalen Anschnitt und
die Anzahl der Halbwellen mit einem maximalen Anschnitt sind
entsprechend bestimmbar. Die zweite Halbwellendarstellung g
der Fig. 6 zeigt solche Halbwellen 14, 14', 15, wobei auch
hier der Beginn des Anschnittsverlaufs der Halbwellen mit der
ersten Steuereinrichtung 4 variabel einstellbar ist.
Das hier beschriebene Anschneiden von Halbwellen einer Wech
selstromspannung mit einer Phasenanschnittsteuerung zur Er
reichung eines stetigen als auch eines ruckenden Drehverhal
tens bei einem Stromwendermotor kann auch sinngemäß bei einer
Gleichstromspannung mit einem Pulsweitenmodulator erfolgen.
Der Triac 2 ist dann durch einen Transistor ersetzt, und an
statt des Anschnitts von Halbwellen einer Wechselstromspan
nung wird Gleichstromspannung in entsprechenden Abschnitten
unterschiedlich ausgeschnitten. Auch bei einem Pulsweitenmo
dulator kommt die erste und die zweite Steuereinrichtung 4, 5
hierfür zur Anwendung, wobei auch die dritte Steuereinrich
tung 6 den Pulsweitenmodulator zugeordnet sein kann.
Eine Steuerung für einen Stromwendermotor, bei der mehrere
Steuereinrichtungen für den Betrieb einer Drehzahlsteuerungs
einrichtung zur Anwendung kommen, womit eine impulsartige
Drehzahl erzielt wird, kommt vorteilhaft bei Elektroschraub-
und Elektrobohrwerkzeugen zur Anwendung.
Eine impulsartige Drehzahl bei Elektrowerkzeugen ist unter
anderem bei komfortablen Anbohren in allen Materialien ohne
anzukörnen besonders gut geeignet, ohne daß hierbei der Boh
rer verläuft, und ein derartiges Drehverhalten des Bohrers
erlaubt ein bequemes und sicheres Bohren in Blech und Alumi
nium. Weiterhin ist eine impulsartige Drehzahl vorteilhaft
bei kraftaufwendigen Schraubarbeiten anwendbar, vor allem bei
schwer einzudrehenden oder schwer zu lösenden Schrauben.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestell
ten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sie kann viel
seitig bei elektronisch steuerbaren Stromwendermotoren zum
Einsatz kommen.
Claims (8)
1. Steuerung für einen Stromwendermotor (1) mit einer Phasen
anschnittsteuerung (3), der eine erste und eine zweite Steu
ereinrichtung (4, 5) zugeordnet ist, mit einem stetigen Dreh
verhalten als auch mit einem ruckartigen Drehverhalten des
Stromwendermotors, wozu die Phasenanschnittsteuerung (3), in
ersten und zweiten Bereichsabschnitten abwechselnd mit einem
ersten und einem zweiten Phasenanschnittwinkel (a', b', c',
d') arbeitet,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Steuereinrichtung
(4) in den ersten Bereichsabschnitten (7) alle Halbwellen ei
ner Wechselspannung mit variablem Phasenanschnittwinkel
anschneidbar sind, und in den zweiten Bereichsabschnitten (8)
der Phasenanschnittwinkel mit der zweiten Steuereinrichtung
(5) fest eingestellt ist, so daß während des Betriebes des
Stromwendermotors (1) ohne Umschaltvorgänge und bei einem
sanften Übergang vom stetigen zum ruckenden Drehverhalten so
wohl ein stetiges als auch ein ruckendes Drehverhalten des
Stromwendermotors (1) erzielt wird.
2. Steuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die fest einstellbare Phasenan
schnittwinkelhöhe (9) des zweiten Phasenanschnittwinkels der
Halbwellen in den zweiten Bereichsabschnitten (8) den Bereich
eines eingestellten Grenzdrehmoments kennzeichnet, bei dem
das ruckartige Drehverhalten des Stromwendermotors beginnt.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß mit einer dritten Steuereinrich
tung (6) die Weite der zweiten Bereichsabschnitte (8) und so
mit die Wiederholfrequenz dieser Bereichsabschnitte (8) ein
stellbar ist.
4. Steuerung für einen Stromwendermotor (1) mit einer Phasen
anschnittsteuerung (3), der eine erste und eine zweite Steu
ereinrichtung (4, 5) zugeordnet ist, mit einem stetigen Dreh
verhalten als auch mit einem ruckartigen Drehverhalten des
Stromwendermotors, wozu erste Bereichsabschnitten mit abhän
gig vom Solldrehmoment angeschnittenen Halbwellen und zweite
Bereichsabschnitten mit ausgeblendeten Halbwellen abwechseln,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebs des Strom
wendermotors (1) ohne Umschaltvorgänge sowohl ein stetiges
als auch ein ruckendes Drehverhalten des Stromwendermotors
(1) erzielt wird, indem beim Erreichen des durch die zweite
Steuereinrichtung (5) eingestellten Drehmoments zunächst eine
Halbwelle ausgeblendet wird, und bei einem zunehmenden Dreh
moment die Ausblendung von Halbwellen in den zweiten Be
reichsabschnitten (8') proportional zum ansteigenden Soll
drehmoment zunimmt.
5. Steuerung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Weite eines ersten und die
Weite eines zweiten Bereichsabschnittes (7'; 8') jeweils ei
nen Gesamtbereichsabschnitt (11) bilden, wobei die Weite der
Gesamtbereichsabschnitte stets gleich ist, oder sich um den
Wert des zweiten Bereichsabschnitts 8' vergrößert.
6. Steuerung für einen Stromwendermotor (1) mit einer Phasen
anschnittsteuerung (3), der eine erste und eine zweite Steu
ereinrichtung (4, 5) zugeordnet ist, mit einem stetigen Dreh
verhalten als auch mit einem ruckartigen Drehverhalten des
Stromwendermotors,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der zweiten Steuereinrichtung
(5) die Phasenanschnittsteuerung (3) so beeinflußbar ist, daß
innerhalb von nacheinander folgenden Bereichsabschnitten (12)
einer Wechselspannung der Phasenanschnittwinkel der Halbwel
len in den Bereichsabschnitten (12) linear oder nicht linear
bis hin zum maximalen Phasenanschnittwinkel zunimmt, wobei
der Wert des Phasenanschnittwinkels der Halbwellen am Beginn
der Bereichsabschnitte (12') mit der ersten Steuereinrichtung
(4) so bestimmt wird, daß während des Betriebes des Stromwen
dermotors (1) ohne Umschaltvorgänge und bei einem sanften
Übergang vom stetigen zum ruckenden Drehverhalten sowohl ein
stetiges als auch ein ruckendes Drehverhalten des Stromwen
dermotors (1) erzielt wird.
7. Steuerung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Halbwellen in den
Bereichsabschnitten (12; 12') bestimmbar ist.
8. Steuerung nach Anspruch 1, 4 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß analog zum Anschneiden und/oder
Ausblenden von Halbwellen einer Wechselspannung mit einer
Phasenanschnittsteuerung in ersten und zweiten Bereichsab
schnitten (7, 8; 7', 8') sowie zum Anschneiden der Halbwellen
vom minimalen Phasenanschnittwinkel bis hin zum maximalen
Phasenanschnittwinkel der Halbwellen in einstellbaren Be
reichsabschnitten (12; 12') ein Pulsweitenmodulator eine
Gleichspannung in entsprechenden Bereichsabschnitten unter
schiedlich ausschneidet, wobei dem Pulsweitenmodulator hier
für auch eine erste, eine zweite und eine dritte Steuerein
richtung zugeordnet ist, die sinngemäß wie die der Phasenan
schnittsteuerung zugeordneten ersten, zweiten und dritten
Steuereinrichtungen (4, 5, 6) wirken.
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