DE6752936U

DE6752936U - Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE6752936U
Application number: DE6752936U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1968-04-27
Filing date: 1968-04-27
Publication date: 1969-03-20

Description

R.-Nr. 9
26.4.1968 Bü/Ke

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusteranmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart W, Breitscheidstraße 4

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Slektrowerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrowerkzeug mit einer* Laufverhalten, bei dem die Lastdrehzahl nur wenig unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegt. Blektrowerkzeuge dieser Art haben erstens den großen Vorteil gegenüber den üblichen Elektro>Jerkzeugen, daß das eingespannte "Werkzeug nahezu mit seiner zulässigen Höchstdrehzahl benutzt werden kann. Daher arbeiten diese Elektirowerkzeuge sehr wirtschaftlich, was z.3. bei elektrisch angetriebenen Handschleif maschinen besonders deutlich wird. ÄuSeräem zeichnen sieh diese Slektrowsrkzeuge durch eine wesentlich verringerte iirrfallgefahr aus, da ihre Le er I auf drehzahl geringer ist =Is die der üblichen Slekrtrcwerkzeuge mit Hatiptscnlufiiaotor ohne Drehzaül-Degrenzxmg.

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Fcbert Bosch GmbH R. 9141 Bü/Ke

Stuttgart

Bekannte Elektrowerkzeuge mit hoher Lastdrehzahl sind mit Gleichrichter und permanenterregtem Motor ausgerüstet. Sie unterscheiden sich von den üblichen Elektrowerkzeugen zwar durch die oben erwähnten Vorteile, weisen aber auch wesentliche Nachteile auf. Das bei Überlastung sich wesentlich verstärkende Ankerquerfeld bildet zusammen mit dem durch die Permanentmagnete erregten konstanten Hauptfeld ein resultierendes Feld, das sieh je nach dem Belastungsfall um einen mehr oder weniger großen Winkel gegenüber der geometrisch neutralen Zone verdreht und sowohl die Kommutierung wie auch das Drehmoment nachteilig beeinflußt. Dasselbe gilt für das Anlaufverhalten der bekannten permanerterregten Slektrowerkzeuge. Bei den üblichen mit Wechselstrom gespeisten und von einem Hauptschlußmotor angetriebenen Elektrowerkzeugen ändern sich dagegen Hauptfeld und Ankerquerfeld bei Belastung im gleichen Maße; daher bleiben das resultierende Feld und damit auch die neutrale Zcne in ihrer Winkellage unverändert; infolgedessen weisen diese üblichen Elektrowerkzeuge ein elastisches Verhalten bei weitgehender Überlastsicherheit und eine bei allen Eelastungszus'-änden gute Kommutierung auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektrowerkzeug bereitzustellen, das die im ersten Abratz aufgeführten, durch eine hohe Lastdrehzahl gegebenen Vorteile besitzt, ohne mit den bei den bekannten Elektrowerkzeugen dieser Art vorhandenen Nachteilen belastet zu sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein in der an sich bekannten Weise mit Wechselstrom gespeister Hauptschlußmotor als Antriebsmotor des Elektrowerkzeugs verwendet wird, dem eine drehzahlregelnde Einrichtung zugeordnet ist. Der hierfür verwendete Antriebsmotor wird zweckmäßig so ausgelegt, daß er bei einer höher s üblich angenommenen Lastdrehzahl das volle Lastdrehmoment abgibt.

V/eitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind, teilweise anhand der Zeichnung, im folgenden näher beschrie-

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ben und erläutert.

In der Zeichnung ist dargestellt:

In Fig. 1 ein Elektrowerkzeug der beschriebenen Art, dessen Drehzahl durch einen Fliehkraftschalter geregelt ist;

in Fig. 2 ein Elektrowerkzeug, dessen Drehzahl durch einen von der Läuferwelle angetriebenen Stresse rzeugei* und ein elektronisches Schaltglied geregelt ist, das mit Ph&sen-♦ anschnittsteuerung arbeitet und unter anderem einen

oder mehrere Thyristoren enthalten kann;

in Fig. j> ein Elektrowerkzeug, dessen Drehzahl durch einen

spannungsabhängigen Widerstand, der in Reihe zum Läufer geschaltet 1st geregelt 1st;

in Fig. 4 ein Elektrowerkzeug, dessen Drehzahl durch einen spannungsabhängigen Widerstand, der parallel zum Läufer geschaltet ist, geregelt ist;

in Fig. 5 der Verlauf der Drehzahl in Abhängigkeit von der abgegebenen Leistung bei Elektrowerkzeugen, die nach Fig- JJ und 4 geschaltet sind.

Wie bereits einleitend ausgeführt und begründet, ist das Haupt-O kennzeichen eines Elektrowerkzeugs gemäß der Erfindung das Vorhandensein einer drehzahlregelnden Einrichtung, die dem als Antriebsmotor dienenden Hauptschlußmotor zugeordnet ist. Diese drehzahlregelnde Einrichtung verhindert, daß bei Entlastung die Läuferdrehzahl wesentlich über die zweckmäßigerweise höher als sonst üblich ausgelegte Lastdrehzahl hinaus zunimmt. ^;

Zu diesem Zweck kann die Drehzahl durch eine mechanisch von dar Drehzahl beeinflußte Stellgröße über einen Fliehkraftschalter geregelt werden, wobei zur Funkenlöschung am Kontaktpaar 12 ein spannungsabhängiger Widerstand IjJ, dessen Widerstandswert bei

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steigender Spannung abni- at, und Kondensatoren 14 angeordnet sein können. Bei dieser Anordnung vsird der Strom in rascher Folge unterbrochen und wieder geschlossen, sobald das Elektrowerkzeug entlastet wird, wodurch die Drehzahl bei Entlastung auf den gewünschtem ^:Höehstwert begrenzt bleibt.

Auch der Strömungswiderstand eines vom Mctor angetriebenen, z.B. auf der Läuferwelle sitzend umlaufenden Windflügels kann, insbesondere bei kleineren Elektrowerkzeugen, zur Regelung der Drehzahl benutzt werden, wobei der Teil der zugeführten elektrischen Energie S-* der die Drehzahl unangemessen erhöhen würde, in Luftwärme umgewandelt wird. Ein solcher Windflügel kann mit fester Luftwiderstandsfläche ausgeführt sein, er kann aber auch eine Luftwiderstandsfläche besitzen, die sich mit zunehmender Drehzahl vergröSert Um einen besonderen Windflügel und damit Aufwand und Raumbedarf zu

j sparen, kann man auch den Lüfter des Antriebsmotors zusätzlich als

* Windflügel in der beschriebenen Art ausbilden.

-V Außer Fliehkraft und Strömungswiderstand können auch elektrische Stellgrößen verwendet werden, die in einen geeigneten Drehzahlregle eingegeben werden. So kann ein vom Läufer des Antriebsmotors angetriebener Stromerzeuger, z.B. ein sogenannter Tachogenerator Ip* ei:

*■ elektronisches Schaltglied 16 steuern, das die am Motor liegende

KJ Spannung beeinflußt.

ti . Die Spannung als elektrische Stellgröße kann zur Drehzahlregelung

verwendet werden, indem ein spannungsabhängiger Widerstand 17, dess ι Widerstandswert bei zunehmender Spannung abnimmt, mit dem Läufer

des Antriebsmotors in Reihe geschaltet wird. Bei dieser Anordnung

führt eine Belastung des Antriebsmotors zu erhöhter Stromaufnahme « des Motors und erhöhter Spannung an dem Widerstand, wodurch dessen

< Widerstandswert abnimmt und dem Motor mehr Strom zur Verfügung

gestellt wird; bei Entlastung des Motors -^J--nt dessen Stromaufnahme ab, die Spannung am Widerstand sinkt, se . Widerstandswert nimmt zu und die Stromzufuhr zum Motor wird zusäL.lieh gedrosselt, so daS

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■dessen Drehzahl sieh auf einen nahe der Lastdrehzahl liegenden Leerlauffaöehstwert einstellt. Auch die Parallelschaltung eines spann^isgsabhängigen Widerstände. 17 zum Motor lauf er 18 ist möglich, wobei dann die drehzahlabhängig Spannung ara Läufer auf den diesen überbrückenden Widerstand in dem Sinne wirkt, da3 bei Entlastung und demzufolge abnehmender Stromai-fnahnie die steigende Läuferspannung eine Abnahme des Widerstandswertes des überbrückenden Widerstandes und diese eine gegenüber dem Läuferstrom erhöhte Stroraaufnahme der Feldwicklung und damit eine Drehz<,nlabsenkung nach sich zieht.

Ss ist auch möglich, mechanische und elektrische Steuereinrichtungen in Verbindung miteinander anzuwenden. Sin Fliehkraftschalter kann eine elektrisch wirkende Steuereinrichtung, z. B. den Steuerstrom eines Thyristors, schalten, der seinerseits den Arbeitsstrom des Antriebsmotors steuert.

Die Sicherheit eines Slektrowerkzeugs der beschriebenen Art wird erhöht, wenn zusätzlich zu der drehzahlregelnden Einrichtung 19 eine Sicherung vorgesehen wird, die die Drehzahl begrenzt. Diese die Drehzahl begrenzende Einrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie bei Überschreiten der zugelassenen Höchstdrehzahl das Elektrowerkzeug vom Netz trennt. Sie kann auch, ohne den Strom zu unterbrechen, auf andere Weise verhindern, daß die Drehzahl zu hoch wird. Beispielsweise ist ein Schalter, der durch den Kühlluftstrom des Antriebsmotors betätigt ist und den Motor bei Überschreiten eines vorbestimmten Staudruckwertes abschaltet, als Sicherung möglich. Als Sicherung kann auch ein Fliehkraftschalter angeordnet sein, der bei Überschreiten der zugelassenen Höchstdrehzahl den Antriebsmotor vom Netz trennt. Hierzu kann an einem Fliehkraftschalter, der sohon zur Regelung der Drehzahl vorgesehen ist, ei ■: zweites Kontaktpaar angeordnet sein, das als Abschaltsicherung arbeitet.

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Auch die Anordnung eines Windflügels als zusätzliche, die Drehzahl begrenzende Sicherung ist denkbar, dessen Luftwiderstandsfläche sich bei Überschreiten des zulässigen Drehzahlbereichs schnell vergrößert und der durch das damit einsetzende plötzliche Abbremsen des Elektrowerkzeugs den damit Arbeitenden darauf aufmerksam macht, daS die Drehzahlregelung nicht mehr einwandfrei arbeitet- Auch der Lüfter des Antriebsmotors kann in dieser Weise ausgebildet sein.

Vielter ist es möglich, ein Relais anzuordnen, in das eine elektrische Stellgröße eingegeben wird, und das infolgedessen eine drehzahlbegrenzende Schaltung ausführt. Bei einer solchen rein elektrischen Sicherung kann das Relais z.B. durch die sich mit der Drehzahl ändernde Spannungsverteilung zwischen Feld und Läufer gesteuert werden. Auch ein vom Antriebsmotor des Elektrowerkzeugs angetriebener Stromerzeuger kann auf das Relais wirken.

Zs hat sich weiter als zweckmäßig erwiesen, wenn die je Kommutatorlamelle zu übertragende elektrische Leistung durch Erhöhung der Nutenzahl des Läufers kleiner als sonst üblich gehalten viva. Als besonders günstig wurden Nutenzahien ermittelt, die einem Verhält= nis von Läuferdurchmesser zu Nutenzahl entsprechen, das höchstens bis 2,9, vorzugsweise unter 2,5 beträgt.

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Ansprüche

1. Elektrowerkzeug mit einem Laufverhalten, bei dem die Lastdrehzahl nur wenig unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, mit einem mit "Wechselstrom gespeisten Hauptschlußmotor als Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmotor eine drehzahlregelnde Einrichtung zugeordnet ist.

2. Slektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor so ausgelegt ist, daß er bei einer höher als üblich angenommenen Lastdrehzahl das volle Lastdrehmoment ab

Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung ein Fliehkraftschalter (11) vorgesehen ist.

';: 4. Elektrowerkzeug nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß

'j zur Funkenlöschung am Kontaktpaar (12) des Fliehkraftschalters

ein spannungsabhängiger Widerstand (13) und mindestens ein ■;* Kondensator angeordnet sind.

5. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen V/indflügel, dessen Luftwid Uc.ndsflache sich mit zunehmender Drehzahl vergrößern kann.

6. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, Ί&2,

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der Lüfter des Antriebsmotors außerdem als Windflügel ausgebildet ist, der mit zunehmender Drehzahl seine Luftwiderstanisflache vergrößern kanr.

7· Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlregler vorgesehen ist, in den wenigstens sine elektrische Stellgröße eingegeben werden kann.

8. Elektrowerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, caS der Drehzahlregler einen vom Läufer des Antriebsmotors angetriebenen Stromerzeuger (15)und ein elektronisches Schaltglied (Ιό) enthält.

9· Elektrowerkzeug nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler aus einem spannungsabhängigen Widerstand (17) besteht, dessen Widerstandswert bei zunehmender Spannung abnimmt tme.

lo. Elektrowerkzeug nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, da.2 der Drehzahlregler aus einem spannungsabhängigen Widerstand (17) besteht, dessen Widerstandswert bei zunehmender Spannung abnimmt — et.

- Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung eine Einrichtung vorgesehen ist, die

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aus einem Fliehkraftschalter besteht, der eine elektrisch wirkende Steuereinrichtung schaltet.

12. Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Fliehkraftschalter ein Thyristor angeordnet ist, dessen Steuerstrom von dem Fliehkraftschalter geschaltet wird und der seinerseits den Arbeitsstrom des Antriebsmotors steuert.

13· Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der drehzahlregelnden Einrichtung (19) eine die Drehzahl begrenzende Einrichtung angeordnet ist.

14. Elektrowerkzeug nach Anspruch 13> gekennzeichnet durch eine

" zusätzliche Einrichtung in Form eines Schalters, der durch den Staudruck des Kühlluftstromes betätigt ist und den Antriebsmotor abschplten kann.

15. Elektroderkzeug nach Anspruch Ij5, dadurch gekennzeichnet, daS die zusätzliche Einrichtung aus einem Fliehkraftschalter besteht, der bei unzulässig hoher Drehzahl den Antriebsmotor vom Netz trennt.

16. Elektrowerkzeug nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, da S die zusätzliche Einrichtung aus einem zweiten Kontaktpaar eines Fliehkraftsehalters nacn Anspruch 3 besteht-

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17. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, die Drehzahl begrenzende Einrichtung in Form eines Windflügels, dessen Luftwiderstandsfläche sich bei Überschreiten der vorgesehenen Höchstdrehzahl schnell vergrößert.

18. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter des Antriebsmotor auijerdem als Windflügel ausgebildet ist, der als zusätzliche, die Drehzahl begrenzende Einrichtung bei Überschreiten der vorgesehenen Höchstdrehzahl schnell seine Luftwiderstandsfläche vergrößert.

19- Elektrowerkzeug nach Anspruch Ij?, gekennzeichnet durch ein

Relais, in das eine elektrische Stellgröße eingegeben v;ird und r das eine drehzahlbegrenzende Schaltung ausführt.

20. Slektrowerkzeug naeh Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daS das Relais durch die sich mit der Drehzahl ändernde Spannungsverteilung zwischen Feld und Läufer gesteuert wird.

21. Elektrowerkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Antriebsmotor angetriebener Stromerzeuger auf das Relais wirkt.

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22. Klektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser zu Nutzahl des Läufers höchstens bis 2,9 , vorzugsweise unter 2,5 beträgt.

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-wi<& Auf Antrag .*·ηί«η hiervon ouch Foiolco^- j
Deutich·· M#«to«tf.