DE4021560A1 - Elektrisches werkzeug mit motorantrieb - Google Patents

Description

Bei bestimmten elektrischen Werkzeugen wie z. B. Win­ kelschleifern ist darauf zu achten, daß die Werkzeuge in einem bestimmten Drehzahlbereich arbeiten und dieser Drehzahlbereich nicht überschritten wird, da z. B. bei einem Winkelschleifer bei zu hoher Drehzahl die Gefahr besteht, daß Teile der Schleifscheibe sich lösen, weg­ geschleudert werden und den Benutzer oder Umstehende gefährden. Da Winkelschleifer infolge der Reibung zwi­ schen der Schleifscheibe und dem zu bearbeitenden Ge­ genstand mechanisch meist stark belastet werden, müssen sie mit einer hohen elektrischen Leistung betreibbar sein. Das Betreiben eines Motors mit hoher elektrischer Leistung birgt jedoch bei Ausfall des Triac infolge eines Kurzschlusses oder bei Ausfall eines zur Dreh­ zahlerfassung vorgesehenen Tachogenerators die Gefahr, daß der Motor zu Drehzahlen hochläuft, die weit über dem zulässigen Drehzahlbereich liegen. Diese Gefahr be­ steht vor allem bei Universalmotoren, die auch als Reihenschlußmotoren bezeichnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, wie bei einem elektrischen Werkzeug mit Motorantrieb eine zu hohe Drehzahl bzw. ein Durchgehen des Motors verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Werkzeug mit Motorantrieb nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß außer einem Tachoge­ nerator noch eine zusätzliche Drehzahlerfassung vorgesehen ist, die kostengünstiger als ein Tachogene­ rator ist und die bei Ausfall des Tachogenerators eine zu hohe Motordrehzahl und damit mögliche Schäden ver­ hindert.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs­ beispiel erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Drehzahlregelung eines Universalmotors 1 nach der Erfindung. Der Univer­ salmotor 1 dient beispielsweise zum Betreiben eines Winkelschleifers. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der Universalmotor 1 über den als Leistungsschal­ ter fungierenden Haupttriac 2 mit Strom versorgt. Die dem Motor 1 zugeführte elektrische Leistung wird durch eine Stromflußwinkel-Steuerung (α-Steuerung) 3 so dosiert, daß die Drehzahl des Motors 1, die mit Hilfe eines Tachogenerators 4 erfaßt wird, möglichst genau dem vorgegebenen Sollwert entspricht. Um sicherzustel­ len, daß die Drehzahl des Motors 1 auch bei Ausfall des Tachogenerators 4 bzw. bei einem Kurzschluß des Haupttriac 2, der im allgemeinen durch thermische Über­ lastung hervorgerufen wird, den vorgesehenen Höchstwert (z. B. 125% N...) nicht übersteigen kann, wird als Zu­ satzmaßnahme bzw. als Sicherungsmaßnahme erfindungsge­ mäß die Ankerspannung des Motors 1 mit Hilfe der Anker­ spannungs-Erfassungsschaltung 5 erfaßt, in zwei Span­ nungswerte umgewandelt, die über bzw. unter der Anker­ spannung liegen, und mit den umgewandelten Spannungen wird die vom Tachogenerator 4 gelieferte Spannung ver­ glichen, die dem Drehzahl-Istwert des Motors 1 ent­ spricht. Der Spannungsvergleich erfolgt mittels eines Fensterdiskriminators, der aus den Komparatoren 6 und 7 besteht.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird mit Hilfe der Ankerspannungs-Erfassungsschaltung 5 eine zur Drehzahl des Motors 1 proportionale Spannung erzeugt, die z. B. um 25% größer ist als die mit Hilfe des Tachogenera­ tors 4 erzeugte Istwert-Spannung. Die von der Anker­ spannungs-Erfassungsschaltung 5 erzeugte Vergleichs­ spannung wird mit Hilfe eines im Verhältnis 4 : 60 ge­ teilten Widerstandsteilers 8 und eines Kondensators 9 integriert. Am oberen Knoten des Widerstandsteilers 8 liegt die von der Ankerspannungs-Erfassungsschaltung 5 gelieferte Vergleichsspannung, die im Ausführungsbei­ spiel 125% der Istwert-Spannung des Tachogenerators 4 beträgt, während am Teilerpunkt 10 infolge des gewähl­ ten Widerstandsverhältnisses von 40 : 60 eine herunterge­ teilte Spannung liegt, die im Ausführungsbeispiel 75% der Istwert-Spannung des Tachogenerators 4 beträgt. Die Vergleichsspannung mit dem Wert 125% wird an den einen Eingang des Komparators 6 und die Vergleichsspannung mit dem Wert 75% wird an den einen Eingang des Kompa­ rators 7 gelegt. An die anderen Eingänge der Komparato­ ren 6 und 7 wird jeweils die Istwert-Spannung des Tachogenerators 4 gelegt.

Mit Hilfe der beiden Komparatoren 6 und 7 wird nun überprüft, ob die Istwert-Spannung des Tachogenera­ tors 4 innerhalb des Spannungs-Fensters liegt, welches durch die beiden Spannungen von 75% und 125% der Ist­ wert-Spannungen vorgegeben ist. Die Ausgangssignale der Komparatoren 6 und 7 werden einem ODER-Gatter 11 zuge­ führt.

Ein Vor/Rückwärtszähler 12 zählt hoch, wenn die Tacho­ generator-Spannung außerhalb des Spannungsfensters des Fensterdiskriminators liegt. Sowohl dem Vorwärtseingang als auch dem Rückwärtseingang des Vor/Rückzählers 12 ist ein UND-Gatter (13, 14) vorgeschaltet, dessen einem Eingang jeweils ein Taktsignal (15) zugeführt wird. Zwischen die anderen Eingänge der UND-Gatter 13 und 14 ist ein Inverter 16 geschaltet. Erscheint im Ausfüh­ rungsbeispiel am Ausgang des ODER-Gatters 11 eine logi­ sche 1 (Istwert-Spannung des Tachogenerators liegt außerhalb des Spannungsfensters), so erscheint diese logische 1 auch an dem einen Eingang des UND-Gatters 13, welches mit dem Vorwärts-Eingang des Vor/Rückzählers 12 verbunden ist. Eine logische 1 am einen Eingang des UND-Gatters 13 hat zur Folge, daß das Taktsignal (15) auf den Vorwärts-Zähleingang des Zäh­ lers 12 geschaltet wird und den Zähler 12 hochzählt bleibt die Istwert-Spannung des Tachogenerators 4 mehr als eine bestimmte Anzahl von Takten (im Ausführungs­ beispiel 32 Takte (320 ms) außerhalb des vorgegebenen Spannungsfensters, wird der Zähler 12 vollgezählt. Im vollgezählten Zustand liefert der Zähler 12 über einen Verstärker 17 ein Steuersignal zur Zerstörung eines Sicherungselementes 18, welches über einen Schutz­ triac 19 mit einem entsprechenden Strom beaufschlagt wird. Durch das Schmelzen der Sicherung 18 wird der Laststromkreis unterbrochen. Der Inverter 16 liefert an den einen Eingang des UND-Gatters 14 eine logische 0, wenn das ODER-Gatter eine logische 1 liefert. Dadurch ist gewährleistet, daß der Zähler 12 nicht rückwärts zählen kann, wenn er vorwärts zählt und am Ausgang des ODER-Gatters 11 eine logische 1 vorhanden ist.

Liegt die Istwert-Spannung des Tachogenerators 4 inner­ halb des Spannungsfensters, so erscheint am Ausgang des ODER-Gatters 11 eine logische 0, die dafür sorgt, daß der Zähler 12 nicht hochgezählt werden kann. Die logi­ sche 0 wird jedoch durch den Inverter 16 in eine logi­ sche 1 verwandelt, so daß am einen Eingang des UND-Gatters 14 eine logische 1 erscheint. Diese logi­ sche 1 schaltet das Taktsignal (15) auf den Rückwärts­ zähleingang des Zählers 12 mit der Folge, daß der Zäh­ ler 12 rückwärts zählt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Laststromkreis nicht unterbrochen wird, wenn die Istwert-Spannung des Tachogenerators innerhalb des Spannungsfensters liegt.

Eine Schaltung zur Erfassung der Ankerspannung eines Motors ist aus der DE-PS 35 32 195 bekannt.

Claims (10)

1. Elektrisches Werkzeug mit Motorantrieb und einem Tachogenerator, der zur Erfassung der Drehzahl des Motors sowie zur Drehzahlregelung dient, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Erfassung der Drehzahl des Motors außer dem Tachogenerator noch eine Schaltung zur Erfas­ sung der zur Motordrehzahl proportionalen Ankerspannung des Motors vorgesehen ist.

2. Elektrisches Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Fensterdiskriminator vorgesehen ist, der die vom Tachogenerator gelieferte Spannung mit Spannungen vergleicht, die proportional zur Ankerspan­ nung sind und von denen die eine größer als die Anker­ spannung und die andere kleiner als die Ankerspannung ist.

3. Elektrisches Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Fensterdiskriminator aus zwei Komparatoren besteht, deren einem Eingang die Spannung des Tachogenerators zugeführt wird und deren anderem Eingang die über der Ankerspannung liegende Spannung bzw. die unter der Ankerspannung liegende Spannung zugeführt wird.

4. Elektrisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrierglied vorgesehen ist, welches aus der Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand besteht und dessen einem Knotenpunkt diejenige Spannung zugeführt wird, die größer als die Ankerspannung ist, während dem Teilerpunkt des Widerstandsteilers diejenige Spannung entnommen wird, die kleiner als die Ankerspannung ist.

5. Elektrisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vor/Rückwärtszähler vorgesehen ist, der vorwärts zählt, wenn die Tachogene­ rator-Spannung außerhalb des Spannungsfensters des Fen­ sterdiskriminators liegt und der rückwärts zählt, wenn die Tachogenerator-Spannung innerhalb des Spannungsfen­ sters des Fensterdiskriminators liegt.

6. Elektrtisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ODER-Gatter vor­ gesehen ist, dem die Ausgangswerte der Komparatoren zu­ geführt werden.

7. Elektrisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Eingängen des Vor/Rückwärtszählers UND-Gatter vorgeschaltet sind, deren jeweils einem Eingang ein Taktsignal zugeführt wird.

8. Elektrisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden anderen Eingänge der dem Vor/Rückwärtszähler vorge­ schalteten UND-Gatter ein Inverter geschaltet ist, dem das Ausgangssignal des ODER-Gatters zugeführt wird.

9. Elektrisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor/Rückwärtszähler im voll gezählten Zustand einen Schutztriac ansteuert, der bei Ansteuerung den Laststromkreis unterbricht.

10. Elektrisches Werkzeug nach einem der Ansprüche 1, bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutztriac eine Sicherung zum Schmelzen bringt oder ein Relais ansteu­ ert.