DE3433550C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltersystem zur Steuerung und/oder Regelung von motorischen Antrieben, insbeson­ dere mobile handgeführte Werkzeugmaschinen, die über ein Stellglied von einer elektronischen Steuer- und/ oder Regelelektronik gesteuert und/oder geregelt wer­ den, wobei das Schaltersystem in transversaler Richtung verschiebbar und gleichzeitig um einen Drehpunkt schwenk- oder kippbar ist.

Ein derartiges Schaltersystem ist aus der DE-OS 33 34 671 bekannt.

Die Leistungs- oder Drehzahlsteuerung oder -regelung von motorischen Antrieben ist bei vielen technischen Systemen Grundvoraussetzung eines zweckmäßigen Ein­ satzes. Darüber hinaus ist es in verschiedenen Fällen erforderlich, den Drehrichtungssinn der motorischen Antriebe zu verändern.

Diese unterschiedlichen Forderungen werden am konkreten Beispiel einer Handbohrmaschine durch verschiedene Bedienelemente realisiert. So wird über einen Netz­ schalter mit Ein/Aus-Charakteristik die Netz- oder Betriebsspannung zugeführt. Die Regelung bzw. Steuerung der Leistung bzw. Drehzahl erfolgt über ein gesondertes Bedienelement wie z. B. ein Stellpotentiometer mit Rändelung.

Die Wahl des Drehrichtungssinns des motorischen An­ triebs erfolgt dabei über einen weiteren mechanischen Schalter. Zum sicheren Arbeiten bzw. zum Entlasten des Bedieners ist für den Netzschalter in der Regel ein Arretierknopf vorgesehen.

Diese bekannten Bedienelemente für motorische Antriebe am Beispiel einer Bohrmaschine benötigen viele Einzel­ funktionsbauelemente, die vom Bediener unter Betriebs­ bedingungen viele unterschiedliche Handgriffe erfor­ derlich machen. Es sind des weiteren unterschiedliche Montagearbeiten bei der Produktion solcher Systeme er­ forderlich, die sich im Preis/Leistungsverhältnis nie­ derschlagen.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltersystem für motorische Antriebe anzugeben, das eine Vereinheitlichung der Bedienele­ mente und damit eine Vereinfachung der Handhabung hand­ geführter mobiler Werkzeugmaschinen gewährleistet und somit auch kostengünstiger produzierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dies kann in vorteilhaften Weiterbildungen dadurch ge­ schehen, daß durch Bewegen des Schaltersystems in ver­ tikaler Richtung der Drehsinn des motorischen Antriebs festgelegt wird.

Dabei kann sich die Vertikalbewegung des Schaltersy­ stems aus einer Komponente einer Drehbewegung ergeben. Über die Vertikalbewegung des Schaltersystems wird der Stromrichtungssinn in den Induktivitäten der motorischen Antriebe kommutiert. Nach der Wahl des Drehrichtungs­ sinns läßt sich das Schaltersystem nunmehr in trans­ versaler Richtung weiterbewegen, wodurch sich über eine mit dem Schaltersystem beweglich verbundene Kontakt­ zunge, die mit diskreten oder kontinuierlichen, fest­ stehenden Kontaktflecken in ohmscher Verbindung steht, diskrete oder kontinuierliche Schaltpositionen ergeben, durch die bestimmte steuerungs- oder regelungstechni­ sche Prozesse über Stellglieder den motorischen Antrie­ ben eingeprägt werden.

Das erfindungsgemäße Schaltersystem hat den wesentli­ chen Vorteil, daß es das einzige Bedienelement für einen motorischen Antrieb der genannten Art ist und als kompakte vormontierte Einheit kostengünstig für das Gesamtsystem ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines motorischen Antriebs mit Schaltersystem, Steuer/ Regelelektronik und Stellglied,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Schalter­ systems,

Fig. 3 eine Detailzeichnung für ein Wirkungs­ prinzip des Schaltersystems,

Fig. 4a, b eine Detailzeichnung für den Einrast­ mechanismus des Führungsstiftes FSt des Schaltersystems,

Fig. 5 die Darstellung der Kräftevektoren und Hebelkräfte für einen speziellen Be­ triebszustand des Schalters,

Fig. 6 eine Explosionszeichnung des Schalter­ systems.

Das gemäß Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zur Steuerung und/oder Regelung von motorischen Antrieben M besteht aus einem Funktionsblock der Steuer- bzw. Regel­ elektronik ES/ER, deren Ausgangssignal U _S einem Stell­ glied St zugeführt wird, welches den Steuerkreis mit dem Lastkreis, in dem sich der motorische Antrieb M befindet, verbindet. Die Steuer- bzw. Regelelektronik ES/ER erhält ihre Kommandos vom Schaltersystem S. Im vorliegenden Beispiel sind 7 diskrete Möglichkeiten angedeutet.

Es ist auch eine Minimalkonfiguration mit nur 2 Mög­ lichkeiten ohne Drehrichtungssinnänderung denkbar. Darüber hinaus sind eine Vielzahl weiterer diskreter, aber auch kontinuierlicher Schaltpositionen prinzipiell realisierbar, durch die die unterschiedlichsten Steuer- und/oder Regelkommandos an die Steuer- bzw. Regelelek­ tronik abgegeben werden können.

Für Regelungsprozesse wird die Motordrehzahl in einem Drehzahlmesser DM erfaßt, dessen Ausgangsinformation I _A der Regelelektronik ER zugeführt wird. Die Signalver­ arbeitung des gesamten Systems kann sowohl analog als auch digital mit unterschiedlicher Schwerpunktbildung erfolgen.

Im ausgeführten Beispiel hat das Schaltersystem S sie­ ben verschiedene Kommandostellungen. Die Stellung O für Aus. Die Stellung R 1 für minimale Leistung bzw. Dreh­ zahl für Rechtslauf oder Vorwärtslauf, R 3 für zeitlich linearen oder nichtlinearen Anstieg oder Abfall der Leistung bzw. Drehzahl bis zu einem gewünschten Wert.

Die Stellung R 2 für das Fixieren dieses gewünschten Wertes. Die dazu analogen Stellungen L 1, L 3 und L 2 sind für den Linkslauf oder Rückwärtslauf vorgesehen. Aus der Drehbewegung und gleichzeitigen transversalen Verschiebung des Führungsstiftes FSt des Schaltersy­ stems S um den Drehpunkt Dr lassen sich überlagerte Bewegungen in transversaler und vertikaler Richtung ausführen. Als motorische Antriebe M können beispiels­ weise Universalmotoren, Gleichstrommotoren, Schritt­ motoren und Asynchronmotoren etc. Verwendung finden. Dementsprechend sind als Stellglieder St für die moto­ rischen Antriebe M beispielsweise Thyristoren, Triacs, Transistoren und elektromagnetische Schalter etc. vor­ gesehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform findet das Schaltersystem Verwendung beim Einsatz in beispielsweise Bohrmaschinen und Gewindeschneidern. Daneben können in entsprechend modifizierter Form auch Laufkatzen oder Kräne etc. gesteuert bzw. geregelt werden.

Die Wirkungsweise und der prinzipielle Aufbau des Schal­ tersystems S ergibt sich aus der Fig. 2. Dabei wird ein Schieber Sch in einer Aussparung A eines Gehäuses Ge in transversaler Richtung geführt, wodurch sich diskrete, aber auch kontinuierliche Schaltposi­ tionen dadurch ergeben, daß mit dem Schieber Sch an seinem unteren rechten Ende Wi eine U-förmige Kontakt­ zunge Z über einen Bolzen Bo fest verbunden ist und deren beide Kontakte auf den U-förmigen Schenkeln, mit feststehenden Kontaktflecken Fl ohmisch verbunden wer­ den, wodurch sich Steuer- und/oder Regelfunktionen für die motorischen Antriebe M ergeben. Der Schieber Sch wird dabei über eine um einen Drehpunkt DR kippbare Wippe W geführt, der in der Nähe des linken Randes des Schiebers Sch mittig angebracht ist.

Der Kraft, die der Bediener über die Wippe Wk auf den Schieber Sch ausübt, wirkt die Kraft einer Rückstell­ feder F ₂ in transversaler Richtung entgegen. Der Schie­ ber Sch weist in der Nähe seiner Oberkante 2 Längsnuten LNu auf, in die mit dem Gehäuse Ge feststehende Zapfen Za zur funktionfähigen Führung des Schiebers Sch ein­ greifen. Ferner sind direkt an der Oberkante des Schie­ bers Sch V-förmige Einkerbungen Ke angebracht, in die eine über eine vertikal wirkende Feder F ₃ angedrückte Kugel Kug beim transversalen Bewegen des Schiebers Sch einrastet.

Die Feder F ₃ befindet sich in einer Sacklochbohrung Sabo ₁ im Gehäuse Ge. Die transversal wirkende Rück­ stellfeder F ₂ des Schiebers Sch ist in einer weiteren Sacklochbohrung Sabo ₂ des Gehäuses Ge untergebracht. Der Schieber Sch läßt sich beim Herausbewegen aus der Aussparung A bis gegen einen Anschlag An des Gehäuses Ge bewegen.

Symmetrisch zur Mitte des Schiebers Sch ist mit dem Gehäuse ein Spurstück Spu fest verbunden, das eine stimmgabelförmige Aussparung, nämlich eine Führungsbahn FR und eine Führungsbahn Fl jeweils für Rechts- bzw. Linkslauf aufweist, in die ein Führungsstift FSt, der am rechten zapfenförmigen Ende der um den Drehpunkt Dr kippbaren Wippe W befestigt ist, eingreift.

Der Führungsstift FSt ist dabei sowohl im Hals Ha als auch in den beiden Verzweigungen der stimmgabelförmigen Aus­ sparung FR, FL führbar. Beim Kippen der Wippe W wendet der Bediener eine Kraft auf, der je nach Kipprichtung die jeweilige Kraft einer von zwei Rückstellfedern F ₁ entgegenwirkt, dadurch, daß die jeweilige Feder F ₁ tangential an einem gedachten Kreis um den Drehpunkt Dr in einer Vertiefung der Wippe W so angebracht ist, daß sie beim Kippen der Wippe W zusammengedrückt wird und eine Gegenkraft auf den Bediener ausübt.

Am Führungsstift FSt ist drehbar das eine Ende eines Hebels H angebracht, dessen anderes Ende mit einem Kulissenelement Ku, das vertikal bewegbar ist und zwei horizontale Durchbrüche hat, verbunden ist.

In den Durchbrüchen des Kulissenelements Ku sind zwei horizontal angeordnete bewegbare elektrische Kontakte K eingefügt, die kammartig drei feststehenden Kontak­ ten K _f gegenüberstehen, die ebenfalls horizontal an­ geordnet sind. Im Falle eines Universalmotors als moto­ rischen Antrieb M sind die einen Enden der Kontakte K mit den Ankerwicklungen über die Kollektoren verbunden.

Claims (8)

1. Schaltersystem zur Steuerung und/oder Regelung von motorischen Antrieben (M), insbesondere mobile, hand­ geführte Werkzeugmaschinen, die über ein Stellglied von einer elektronischen Steuer- und/oder Regelelektronik (ES/ER) gesteuert und/oder geregelt werden, wobei das Schaltersystem in transversaler Richtung verschiebbar und gleichzeitig um einen Drehpunkt (Dr) schwenk- oder kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalter­ system mit einem Führungsstift (FSt) versehen ist, der je nach Schwenk- oder Kipposition bei der transversalen Verschiebung in einer von zwei jeweils für Rechts- oder Linkslauf bestimmten übereinander angeordneten Füh­ rungsbahnen (FR, FL) eines Spurstücks (Spu) verläuft, und daß an einem mit einer Wippe (W) verbundenen Schie­ ber (Sch) eine Kontaktzunge (Z) befestigt ist, die beim transversalen Verschieben mit mindestens zweien von mehreren Kontaktflecken (Fl) in elektrischer Verbindung steht.

2. Schaltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Hebel (H) vorgesehen ist, der an einem Ende mit dem Führungsstift (FSt) der Wippe (W) und am anderen Ende mit einem verschiebbaren Kulissenelement (Ku) verbunden ist, das elektrische Schaltkontakte (K) enthält, die gegenüber feststehenden Kontakten (K _f ) durch Bedienen der Wippe (W) führbar sind und dadurch den Stromrichtungslauf (I _L ) in den Induktivitäten (L _k ) der motorischen Antriebe kommutierbar machen.

3. Schaltersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schieber (Sch) an seiner oberen Stirnfläche V-förmige Einkerbungen (Ke) hat, in denen eine Kugel (Kug) über eine vertikal geführte Feder (F ₃) einrastet, wodurch Einrastmomente vermittelt werden, die dem Bediener anzeigen, wann ein diskreter Schalt­ zustand beim transversalen Bewegen des Schiebers (Sch) durch die gekippte Wippe (W) fixierbar ist.

4. Schaltersystem nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Schieber (Sch) verbundene Spurstück (Spu) Führungsbahnen (FR, FL) aufweist, die diskrete, nutenförmige Vertiefungen (Nu) zur Aufnahme des Führungsstiftes (FSt) in den verschiedenen Schaltpositionen aufweisen, und daß die nutenartigen Vertiefungen (Nu) widerhakenförmig ange­ ordnet sind bezüglich der Transversalbewegung.

5. Schaltersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß in den nutenförmigen Vertiefungen (Nu) federn­ de Nocken (No) zur Vermittlung eines Haltemoments für den Führungsstift (FSt) in der jeweiligen nutenförmigen Vertiefung (Nu) angebracht sind.

6. Schaltersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß den vom Bediener des Schaltersystems (S) auf­ gebrachten Kräften zur Bewegung der Schalterelemente (Sch, W, H, FSt, Ku, K, K _f ) in transversaler und Kipp­ richtung eine Federkraft (FD ₁) eine Feder (F ₁) beim Kippen der Wippe (W) und eine Federkraft (FD ₂) einer Feder (F ₂) beim transversalen Bewegen des Schiebers (Sch) entgegenwirken.

7. Schaltersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federkonstante (D ₁) der ersten Feder (F ₁) und die Federkonstante (D ₂) der zweiten Feder (F ₂) so dimensioniert sind, daß sich beim Einrasten des Füh­ rungsstiftes (FSt) in die nutenförmigen Vertiefungen (Nu) eine stabile Position ergibt, und daß sich durch entsprechende äußere Krafteinwirkung (F _H ) über den Hebelmechanismus der Wippe (W) auf den Führungsstift (FSt) eine resultierende Kraft ausgeübt wird, wodurch dieser aus der nutenförmigen Vertiefung (Nu) heraus­ bewegt wird und in der jeweiligen Führungsbahn (FR, FL) vorwärts und rückwärts bewegbar ist.

8. Schaltersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Kommutierung der Stromrichtung in den Induktivitäten (L _K ) der motorischen Antriebe (M) eine um einen Zapfen (KZa) schwenkbare Kulisse (Ku ₂) mit C-förmiger Führungsnut (C) vorgesehen ist, in die das freie Ende des Führungsstiftes (FSt) eingreift, durch den je nach der gewählten Führungsbahn (FR, FL) die an der Kulisse (Ku ₂) befestigten und mit ihr schwenkbaren Kontakte (K) mit jeweils zugeordneten festen Kontakten (Kf) verbunden werden.