DE19945286A1 - Steuerung für einen Stromwendermotor - Google Patents
Steuerung für einen StromwendermotorInfo
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Abstract
Es wird eine Steuerung für einen mit einem Pulsweitenmodulator betriebenen Stromwendermotor vorgeschlagen, wobei durch Zuordnung einer ersten und einer zweiten Steuereinrichtung bei einem einzigen Betriebszustand ohne Umschaltvorgänge sowohl ein stetiges als auch ein ruckendes Drehverhalten des Stromwendermotors erzielt wird durch ständiges unterschiedliches frequentiertes Ausschneiden einer Gleichstromspannung in ersten und in zweiten Bereichsabschnitten. Eine derartige Steuerung kommt vorteilhaft bei Elektrowerkzeugen zur Anwendung.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung nach dem Ober
begriffs des Anspruchs 1.
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 mit 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 (n 1, n 2) 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 (n 1, n 2) 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 die Nachteile, daß der Übergang von einem
kontinuierlichen, stetigen Drehverhalten des Elektromotors zu
einem ruckenden Drehverhalten nicht gleitend sondern abrupt
erfolgt, und das ruckende Drehverhalten nicht steuerbar ist.
Aus der US 5,731,673 geht ein gleiches Verfahren wie aus der
DE 196 09 986 A1 hervor. Fig. 4 zeigt auch hier einen ersten
Betriebszustand 54, einen zweiten Betriebszustand 60 und ei
nen dritten Betriebszustand 62. Die Umschaltung vom ersten
Betriebszustand zum zweiten und zur dritten Betriebszustand
erfolgt genauso wie in der DE 196 09 986 A1, wenn die vorge
gebene Stromschwelle 56 überschritten wird.
Die Nachteile sind wie bei der DE 196 09 986 A1 die gleichen.
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.
WO 99/27643 offenbart eine Steuerung mit einem Stromwendermo
tor, die nur für den Wechselstrommotor ausgelegt ist. Es wird
zwar in dieser Schrift darauf hingewiesen, daß bei Gleich
strombetrieb des Stromwendermotors sinngemäß die gleiche
Steuerung zur Anwendung kommt, wie aber bei Gleichstrombe
trieb die Funktion einer derartigen Steuerung erfolgen soll,
geht nicht aus dieser Schrift hervor.
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 bei Gleichstrombetrieb erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen An
spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Er
findung sind den übrigen Ansprüchen und der Beschreibung zu
entnehmen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerung für einen Strom
wendermotor liegt darin, daß dem Pulsweitenmodulator Steuer
einrichtungen zugeordnet sind, womit ein erster Ausschnitt
der Gleichstromspannung in erste Bereichsabschnitte und ein
zweiter Ausschnitt der Gleichstromspannung in zweite Be
reichsabschnitte durchführbar ist mit dem Zweck, daß bei ei
ner kleinen Drehzahl und einem kleinen Drehmoment ein steti
ges Drehverhalten des Motors und bei einem kontinuierlich an
steigendem 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.
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 Darstellung einer Gleichstromspannung mit un
terschiedlichen Ausschnitten der Gleichstromspan
nung,
Fig. 3 eine Darstellung einer Gleichstromspannung mit ei
nem ersten frequentierten Ausschnitt der Gleich
stromspannung in ersten Bereichsabschnitten und mit
einem zweiten frequentierten Ausschnitt der Gleich
stromspannung in zweiten Bereichsabschnitten,
Fig. 4 eine grafische Darstellung des Motorstroms in Bezug
zur Ausführung der Fig. 3,
Fig. 5 eine Darstellung mit einem variabel einstellbaren
frequentierten Ausschnitt der Gleichstromspannung
in ersten Bereichsabschnitten und mit einem varia
blem Ausschneiden der Gleichstromspannung in zwei
ten Bereichsabschnitten,
Fig. 6 eine Darstellung mit einem variabel einstellbaren
frequentierten Ausschnitt der Gleichstromspannung
vom minimalen Ausschnitt bis hin zum maximalen Aus
schnitt der Gleichstromspannung in sich wiederho
lenden Bereichsabschnitten einer Gleichstromspan
nung.
Elektrohandwerkzeuge sind überwiegend mit einer Elektronik
zur Drehzahlsteuerung ausgestattet, indem bei Wechselstrombe
trieb eine Phasenanschnittsteuerung und bei Gleichstrombe
trieb 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 Transi
stor 2, dem ein Pulsweitenmodulator 3 zugeordnet ist. Der
Pulsweitenmodulator 3 ist über eine erste, eine zweite und
eine dritte Steuereinrichtung 4, 5, 6 betreibbar. Mit der er
sten Steuereinrichtung 4 wird der Pulsweitenmodulator in be
kannter Weise betätigt, und die Gleichstromspannung ist in
ihrer Gesamtheit mit der ersten Steuereinrichtung 4 frequenz
artig ausschneidbar. Die erste Steuereinrichtung kann einen
einstellbaren Widerstand beinhalten und als Drehpotentiometer
oder als Schiebepotentiometer ausgelegt sein, wobei der
Schiebepotentiometer vorzugsweise in einem Netzschalter ange
ordnet ist und mit dem Bedienungselement des Netzschalters
betrieben wird.
Fig. 2 zeigt einen standardgemäßen variablen frequentierten
Ausschnitt a, b, c, d einer Gleichstromspannung, der mit ei
nem in bekannter Weise ausgelegten Pulsweitenmodulator 3 er
zielt wird.
Zur Erreichung einer gepulsten ruckartigen Drehzahl bei einem
Stromwendermotor 1, ist dem Pulsweitenmodulator 3 eine erste
und zweite Steuereinrichtung 4, 5 zugeordnet. Mit der zweiten
Steuereinrichtung 5, die auch einen einstellbaren Widerstand
oder einen Stufenschalter beinhalten kann, sind entsprechende
Bereichsabschnitte einer Gleichstromspannung beeinflußbar,
wodurch erste und zweite Bereichsabschnitte einer Gleich
stromspannung gebildet werden.
Fig. 3 zeigt derartige Bereichsabschnitte einer Gleichstrom
spannung. In erste Bereichsabschnitte 7 erfolgt ein erster
frequentierter Ausschnitt a', b', c', d' der Gleichstromspannung
und in zweite Bereichsabschnitte 8 ein zweiter frequentierter
Ausschnitt e, wobei zur Erreichung eines ruckartigen Drehver
haltens des Stromwendermotors die ersten und zweiten Be
reichsabschnitte 7, 8 sich fortwährend wiederholen. Der fre
quentierte Ausschnitt der Gleichstromspannung in den zweiten
Bereichsabschnitten 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 frequentierten Ausschnitt der
Gleichstromspannung wird der zweite frequentierte Ausschnitt
e der Gleichstromspannung mit der zweiten Steuereinrichtung 5
auf einen minimalen Ausschnitt eingestellt oder dieser Aus
schnitt wird gänzlich aufgehoben, wodurch in bekannter Weise
ein variabler frequentierter Ausschnitt der Gleichstromspan
nung mit der ersten Steuereinrichtung 4, entsprechend der
Fig. 2, erzielt wird.
Mit einem ersten und einem zweiten frequentierten Ausschnitt
der Gleichstromspannung bestehen ständig erste und zweite Be
reichsabschnitte 7, 8 von ausgeschnittener Gleichstromspan
nung, wobei der frequentierte Ausschnitt der Gleichstromspan
nung der zweiten Bereichsabschnitte 8 unabhängig von den er
sten Bereichsabschnitten 7 einstellbar ist, und mit dem fre
quentierten Ausschnitt der Gleichstromspannung 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 Strom
wendermotor erzielt werden, so wird mit der zweiten Steuer
einrichtung 5 der zweite frequentierte Ausschnitt e der
Gleichstromspannung entsprechend fest eingestellt.
Dieser zweite frequentierte Ausschnitt der Gleichstromspan
nung in den zweiten Bereichsabschnitten 8 ist unabhängig von
dem ersten frequentierten Ausschnitt der Gleichstromspannung
in den ersten Bereichsabschnitten 7 fest einstellbar. Ist der
fest eingestellte zweite frequentierte Ausschnitt geringer
wie der erste frequentierte Ausschnitt, so wird die Gleich
stromspannung insgesamt über die erste Steuereinrichtung 4
bis zu der fest eingestellten Ausschnittshöhe 9 des zweiten
frequentierten Ausschnitts ausgeschnitten, und im weiteren
Verlauf der Ausschnittsverringerung der Gleichstromspannung
bis hin zum minimalen oder keinen frequentierten Ausschnitt,
wird die Gleichstromspannung nur in den ersten Bereichsab
schnitten 7 über die erste Steuereinrichtung 4 frequentiert
ausgeschnitten, wobei die mit der zweiten Steuereinrichtung 5
fest eingestellten Ausschnittshöhe 9 der Gleichstromspannung
in den zweiten Bereichsabschnitten 8 konstant bleibt.
Die variabel fest einstellbare Ausschnittshöhe 9 des zweiten
Ausschnitts der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichs
abschnitten 8 kann auch den Bereich eines eingestellten
Grenzdrehmoments kennzeichnen, bei dem in Abhängigkeit vom
Drehmoment des Stromwendermotors der frequentierte Ausschnitt
der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten 8
proportional zum ansteigenden Drehmoment des Motors über das
eingestellte Grenzdrehmoment hinaus zunimmt, so daß auch
hierdurch ein sich verstärkendes ruckartiges 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 Aus
schnittshöhe 9 der Gleichstromspannung in den zweiten Be
reichsabschnitten 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 ruc
kende Drehzahl, ohne daß hierbei Umschaltvorgänge erforder
lich sind. Somit können bei einem einzigen Betriebszustand
sowohl ein stetiges als auch ein sich proportional zum
Drehmoment verstärkendes ruckendes Drehverhalten bei einem
Elektromotor erzielt werden.
Der hier beschriebene erste und zweite Ausschnitt in ersten
und zweiten Bereichsabschnitten einer Gleichstromspannung
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
Gleichstromspannung ist durch die Drehzahlsteuerungselektro
nik des Stromwendermotors in ein entsprechendes Raster, be
stehend aus erste und zweite Bereichsabschnitte 7, 8 von
Gleichstromspannung, aufgeteilt. Mit der ersten Steuerein
richtung 4 wird die Gleichstromspannung bis zu der mit der
zweiten Steuereinrichtung 5 fest eingestellten Ausschnittshö
he 9 der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnit
ten 8 frequentiert ausgeschnitten. Die Stromkurve 10 kenn
zeichnet den kontinuierlich ansteigenden Stromverlauf während
eines Schraubvorganges bei einem stetigen Drehverhalten des
Stromwendermotors bis zu der variabel fest einstellbaren Aus
schnittshöhe 9 der Gleichstromspannung in den zweiten Be
reichsabschnitten 8. Danach verläuft eine theoretische Strom
kurve 10' gestrichelt weiter. Im weiteren Verlauf des
Schraubvorganges erhöht sich das hierfür erforderliche
Drehmoment und somit auch die Stromaufnahme des Stromwender
motors, wobei eine Stromaufnahme des Stromwendermotors über
die fest einstellbare Ausschnittshöhe 9 der Gleichstromspan
nung in den zweiten Bereichsabschnitten 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 frequentiertes Aus
schneiden der Gleichstromspannung in ersten und zweiten Be
reichsabschnitten einer Gleichstromspannung. Dieses Drehver
halten eines Stromwendermotors kann auch durch variables fre
quentiertes Ausschneiden der Gleichstromspannung in erste Be
reichsabschnitte und durch Ausblenden von Gleichstromspannung
in zweite Bereichsabschnitte erzielt werden.
Fig. 5 zeigt eine derartige Lösung. Ein variables frequentier
tes Ausschneiden der Gleichstromspannung mit der ersten Steu
ereinrichtung 4 des Pulsweitenmodulators erfolgt in den er
sten Bereichsabschnitten 7' in bekannter Weise. Die ersten
Bereichsabschnitte 7' der Fig. 5 zeigen lediglich jeweils den
gleichen Anschnitt. In den zweiten Bereichsabschnitten 8'
wird mit der zweiten Steuereinrichtung 5 Gleichstromspannung
ausgeblendet, indem mit der zweiten Steuereinrichtung die
Weite der zweiten Bereichsabschnitte 8' variabel einstellbar
ist. Die Ausblendung der Gleichstromspannung beginnt mit ei
ner minimalen Weite der zweiten Bereichsabschnitte 8'. Die
Weite von den ersten und den zweiten Bereichsabschnitten
7'; 8' umfaßt jeweils einen Gesamtbereichsabschnitt 11. Die
Weite des Gesamtbereichsabschnittes 11 einer Gleichstromspan
nung kann vorteilhaft jeweils gleich sein, und der Gesamtbe
reichsabschnitt wiederholt sich fortwährend, somit sind die
ersten und die zweiten Bereichsabschnitte 7'; 8' in ihrer Wei
te mit der zweiten Steuereinrichtung 5 derart variabel ein
stellbar, daß bei einer größeren Einstellung der Weite des
zweiten Bereichsabschnittes 8' sich die Weite des ersten Be
reichsabschnittes 7' um den gleichen Wert verringert. Die
Weite des Gesamtbereichsabschnittes 11 kann auch unterschied
lich einstellbar sein.
Der variable frequentierte Ausschnitt der Gleichstromspannung
in den ersten Bereichsabschnitten 7' und das Ausblenden von
Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten 8'
kann mit Hilfe eines Mikrokontrollers erfolgen, wobei die
Einstellung der Weite der zweiten Bereichsabschnitte 8' am
Drehmoment des Stromwendermotors gekoppelt sein kann. Die
Einstellung des Drehmoments zur Ausblendung von Gleichstrom
spannung in den zweiten Bereichsabschnitten 8' wird ebenfalls
mit der zweiten Steuereinrichtung 5 bestimmt. Der Mikrokon
troller ist so programmiert, daß beim Erreichen des einge
stellten Drehmoments die Ausblendung der Gleichstromspannung
mit einer minimalen Weite des zweiten Bereichsabschnittes be
ginnt, und mit einem zunehmenden Drehmoment die Ausblendung
der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten 8'
die Weite dieser Bereichsabschnitten proportional zum anstei
genden Drehmoment zunimmt, so daß bei einem zunehmenden
Drehmoment ein sich verstärkendes ruckendes Drehverhalten des
Stromwendermotors ergibt. Die Weite der ersten Bereichsab
schnitte 7' können auch konstant gehalten werden, indem die
Gesamtbereichsabschnitte sich um die Weite des zweiten Be
reichsabschnittes 8' jeweils 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 der Puls
weitenmodulator so beeinflußbar, daß in Bereichsabschnitten
einer Gleichstromspannung, bei einer periodischen Wiederho
lung dieser Bereichsabschnitte, der Ausschnitt der Gleich
stromspannung vom minimalen Ausschnitt linear oder nicht li
near aufwärts bis zum maximalen Ausschnitt erfolgt, wobei
dieser Vorgang am Drehmoment des Stromwendermotors gekoppelt
sein kann. Dieser Verlauf des frequentierten Ausschnitts der
Gleichstromspannung in den Bereichsabschnitten 12 ist in der
ersten Darstellung f der Fig. 6 aufgezeichnet. Den Beginn des
frequentierten Ausschnittsverlaufs der Gleichstromspannung
ist variabel mit der ersten Steuereinrichtung (4) bestimmbar.
Der mit der ersten Steuereinrichtung variabel einstellbare
Beginn des frequentierten Ausschnitts der Gleichstromspannung
kennzeichnet die Bereichsabschnitte 12' der ersten Darstel
lung f der Fig. 6. Die Gleichstromspannung in den Bereichsab
schnitten mit dem minimalen frequentierten Ausschnitt und die
Gleichstromspannung mit einem maximalen frequentierten Aus
schnitt ist entsprechend bestimmbar. Die zweite Darstellung g
der Fig. 6 zeigt solche Ausschnitte 14, 14', 15, wobei auch
hier der Beginn des frequentierten Ausschnittsverlaufs der
Gleichstromspannung mit der ersten Steuereinrichtung 4 varia
bel einstellbar ist.
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 mit einem Stromwendermotor (1), der mittels ei
nes Pulsweitenmodulators (3) mit einem stetigen als auch mit
einem ruckartigen Drehverhalten betrieben ist, wozu dem Puls
weitenmodulator (3) eine erste und eine zweite Steuereinrich
tung (4, 5) für einen ersten und einen zweiten frequentierten
Ausschnitt (a', b', c', d'; e) einer Gleichstromspannung zugeord
net ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Betriebes des Stromwendermotors (1) ohne Um schaltvorgänge und bei einem sanften Übergang vom stetigen zum ruckenden Drehverhalten sowohl ein stetiges als auch ein ruckendes Drehverhalten des Stromwendermotors (1) erzielt wird durch eine rastermäßige ständige Aufteilung der Gleich stromspannung in ersten und zweiten Bereichsabschnitten (7, 8) bei einer fest eingestellten Ausschnittshöhe (9) der Gleich stromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten (8),
daß mit der ersten Steuereinrichtung (4) die Gleichstromspan nung insgesamt variabel frequentiert ausschneidbar ist, und mit der zweiten Steuereinrichtung (5) der frequentierte Aus schnitt der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsab schnitten (8) einstellbar ist, wobei der frequentierte Aus schnitt der Gleichstromspannung mit der ersten Steuereinrich tung (4) in den ersten und in den zweiten Bereichsabschnitten (7, 8) vom maximalen frequentierten Ausschnitt bis hin zur fest eingestellten Ausschnittshöhe (9) der Gleichstromspan nung in den zweiten Bereichsabschnitten (8) erfolgt, und im weiteren Verlauf der Ausschnittsverringerung der Gleichstrom spannung bis hin zum minimalen Ausschnitt, die Gleichstrom spannung nur in den ersten Bereichsabschnitten (7) mit der ersten Steuereinrichtung (4) frequentiert ausgeschnitten wird, wobei die mit der zweiten Steuereinrichtung (5) fest eingestellte Ausschnittshöhe (9) der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten (8) konstant bleibt.
daß während des Betriebes des Stromwendermotors (1) ohne Um schaltvorgänge und bei einem sanften Übergang vom stetigen zum ruckenden Drehverhalten sowohl ein stetiges als auch ein ruckendes Drehverhalten des Stromwendermotors (1) erzielt wird durch eine rastermäßige ständige Aufteilung der Gleich stromspannung in ersten und zweiten Bereichsabschnitten (7, 8) bei einer fest eingestellten Ausschnittshöhe (9) der Gleich stromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten (8),
daß mit der ersten Steuereinrichtung (4) die Gleichstromspan nung insgesamt variabel frequentiert ausschneidbar ist, und mit der zweiten Steuereinrichtung (5) der frequentierte Aus schnitt der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsab schnitten (8) einstellbar ist, wobei der frequentierte Aus schnitt der Gleichstromspannung mit der ersten Steuereinrich tung (4) in den ersten und in den zweiten Bereichsabschnitten (7, 8) vom maximalen frequentierten Ausschnitt bis hin zur fest eingestellten Ausschnittshöhe (9) der Gleichstromspan nung in den zweiten Bereichsabschnitten (8) erfolgt, und im weiteren Verlauf der Ausschnittsverringerung der Gleichstrom spannung bis hin zum minimalen Ausschnitt, die Gleichstrom spannung nur in den ersten Bereichsabschnitten (7) mit der ersten Steuereinrichtung (4) frequentiert ausgeschnitten wird, wobei die mit der zweiten Steuereinrichtung (5) fest eingestellte Ausschnittshöhe (9) der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten (8) konstant bleibt.
2. Steuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Steuereinrichtung
(4) der erste variable frequentierte Ausschnitt (a', b', c', d')
der Gleichstromspannung in den ersten Bereichsabschnitten (7)
unabhängig von dem zweiten frequentierten Ausschnitt (e) der
Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten (8)
durchführbar ist, und mit der zweiten Steuereinrichtung (5)
die Ausschnittshöhe (9) des zweiten frequentierten Aus
schnitts (e) der Gleichstromspannung unabhängig von der er
sten Steuereinrichtung (4) einstellbar ist.
3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Ausschnittshöhe
(9) des zweiten frequentierten Ausschnitts der Gleichstrom
spannung in den zweiten Bereichsabschnitten (8) den Bereich
eines eingestellten Grenzdrehmoments kennzeichnet, bei dem in
Abhängigkeit vom Drehmoment des Stromwendermotors (1) der
frequentierte Ausschnitt der Gleichstromspannung in den zwei
ten Bereichsabschnitten (8) proportional zum ansteigenden
Drehmoment des Motors über das eingestellte Grenzdrehmoment
hinaus zunimmt.
4. Steuerung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite frequentierte Aus
schnitt (e) der Gleichstromspannung mit der zweiten Steuer
einrichtung (5) variabel von einem geringen oder keinen fre
quentierten Ausschnitt bis hin zum maximalen frequentierten
Ausschnitt einstellbar ist, und mit einer dritten Steuerein
richtung (6) die Weite der zweiten Bereichsabschnitte (8) und
somit die Wiederholfrequenz dieser Bereichsabschnitte (8)
einstellbar ist.
5. Steuerung nach Anspruch 1,
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 durch variables frequentiertes Ausschneiden
der Gleichstromspannung mit einer ersten Steuereinrichtung
(4) in ersten Bereichsabschnitten (7') und durch ständiges
Ausblenden von Gleichstromspannung in zweiten Bereichsab
schnitten (8') mit einer zweiten Steuereinrichtung (5), wobei
das Ausblenden der Gleichstromspannung in den zweiten Be
reichsabschnitten am Drehmoment des Stromwendermotors (1) ge
koppelt ist, indem beim Erreichen des durch die zweite Steu
ereinrichtung (5) eingestellten Drehmoments die festgelegte
Gleichstromspannung ausgeblendet wird, und bei einem zuneh
menden Drehmoment die Ausblendung der Gleichstromspannung in
den zweiten Bereichsabschnitten (8') proportional zum anstei
genden Drehmoment zunimmt.
6. Steuerung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des ersten und die Wei
te des zweiten Bereichsabschnittes (7'; 8') jeweils einen Ge
samtbereichsabschnitt (11) bilden, und dieser Gesamtbereichs
abschnitt wiederholt sich fortwährend, wobei die Weite der
Gesamtbereichsabschnitte stets gleich ist, oder sich um den
zunehmenden Wert des zweiten Bereichsabschnitts 8' vergrö
ßert.
7. Steuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mit einer ersten Steuereinrich
tung (4) in einem ersten Bereichsabschnitt einer Gleichstrom
spannung variable Drehzahlen erzielt werden, und mit einer
zweiten Steuereinrichtung (5) der Pulsweitenmodulator (3) so
beeinflußbar ist, daß innerhalb von nacheinander folgenden
zweiten Bereichsabschnitten (12) einer Gleichstromspannung
der frequentierte Ausschnitt der Gleichstromspannung in die
sen zweiten Bereichsabschnitten (12) linear oder nicht linear
bis hin zum maximalen frequentierten Ausschnitt zunimmt, wo
bei der Beginn der Höhe des frequentierten Ausschnitts (12')
der Gleichstromspannung in den zweiten Bereichsabschnitten
(12) mit der ersten Steuereinrichtung (4) bestimmt wird.
8. Steuerung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromspannung mit einem
minimalen und einem maximalen frequentierten Ausschnitt in
den zweiten Bereichsabschnitten (12) bestimmbar ist, und der
Beginn einer periodischen Wiederholung des jeweils zunehmen
den frequentierten Ausschnitts bis hin zum maximalen frequen
tierten Ausschnitt in den zweiten Bereichsabschnitten (12) am
Drehmoment des Stromwendermotors gekoppelt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19945286A DE19945286A1 (de) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | Steuerung für einen Stromwendermotor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19945286A DE19945286A1 (de) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | Steuerung für einen Stromwendermotor |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19945286A1 true DE19945286A1 (de) | 2001-04-05 |
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ID=7922823
Family Applications (1)
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DE19945286A Withdrawn DE19945286A1 (de) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | Steuerung für einen Stromwendermotor |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19945286A1 (de) |
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