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Elektrische Motorstrombegrenzungs-Schaltungsanordnung, insbesondere zur Drehmomentbegrenzung elektromotorisch angetriebener Werkzeuge Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Motorstrombegrenzungs-Schaltungsanordnung, insbesondere zur Drehmomentbegrenzung elektromotorisch angetriebener Werkzeuge, mit einem zu überwachenden Motorstromkreis. Sie dient beispielsweise zur Drehmomentbegrenzung bei Arbeitsgeräten wie Schraubenziehern und dergleichen.
Bei bisher allgemein verwendeten Geräten ist eine mechanische Rutschkupplung eingebaut. Diese Ausführung hat verschiedene erhebliche Nachteile. Es ist schwierig, eine mechanische Rutschkupplung so auszubilden, dass ihr Abtriebsmoment während längerer Zeit einen ganz bestimmten gewünschten Wert erreicht. Es ist auch schwierig, das erforderliche Drehmoment einzustellen. Der Motor kann nur von Hand ein- und ausgeschaltet werden und das führt in der Praxis dazu, dass z.
B. ein Schraubenzieher bereits eingeschaltet wird, bevor er auf die Schraube aufgesetzt wird, und dass vor allem nach dem Festziehen der Schraube der Schraubenzieher oft noch bei eingeschaltetem Motor angehoben wird, so dass die Klinge des Schraubenziehers bei voll wirksamem Drehmoment aus dem Schraubenschlitz entfernt wird. Diese Arbeitsweise führt daher oft dazu, dass die Schraubenköpfe verkratzt oder sogar erheblich beschädigt werden.
Es ist zwar auch bekannt, im Stromkreis des Antriebsmotors von Schraubenziehern und dergleichen Arbeitsgeräten einen überstromausschalter anzuordnen, welcher beim Erreichen eines bestimmten Stromes und eines entsprechenden Drehmomentes anspricht und den Motor ausschaltet. Auch bei a11 diesen Geräten ist eine willkürliche Wiedereinschaltung des Gerätes erforderlich, was zu einer umständlichen Arbeitsweise führt.
Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, alle erwähnten Nachteile zu beheben. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch einen monostabilen Schaltungsteil zur Steuerung eines Schalters im erwähnten Stromkreis, durch welchen der Schalter nach seiner jedesmaligen Ausschaltung verzögert wieder ein- schaltet. Durch das Ansprechen des Schalters fällt aber das Antriebsmoment auf Null und bleibt dank der Einschaltverzögerung des Ausschalters noch während einer bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Zeit auf diesem Wert, so dass z. B. beim Ausheben der Schrau- benzieherklinge aus dem Schraubenschlitz ein Verkratzen oder Beschädigen des Schraubenkopfes möglichst vermieden wird.
Die Einschaltverzögerung kann vorzugsweise so gewählt werden, dass sie der für die Manipulation zwischen zwei Arbeitsgängen, z. B. dem Festziehen zweier Schrauben erforderlichen Zeit entspricht, so dass der Schraubenzieher automatisch erst eingeschaltet wird, wenn z. B. eine neue Schraube in den Schraubenzieher eingesetzt worden ist und derselbe somit zum Einschrauben und Festziehen dieser Schraube vorbereitet ist.
Anhand der Zeichnung, die ein Schaltschema des Schraubenziehers darstellt, ist im folgenden ein Aus- führungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Der Motor 1 des Schraubenziehers kann aus einer Gleichstromquelle mit den Klemmen 2 gespeist werden. Im Motorstromkreis liegt ein Unterbrecher 3, ein variabler Widerstand 4 und ein konstanter Vorwiderstand 5. Im dargestellten Arbeitszustand der Schaltung ist der Unterbrecher 3 geschlossen. Der Abgriff des Widerstandes 4 ist über Widerstände 6 und 7, zwischen welchen ein Kondensator 8 angeschaltet ist, mit der Basis eines Transistors 9 verbunden. Diese Basis ist ausserdem mit dem Abgriff eines hochohmigen Spannungsteiles 10 verbunden, der an die Klemmen 11 der stabilisierten Spannungsquelle für die dargestellte elektronische Schaltung angeschlossen ist.
Der Kollektor des Transistors 9 ist über einen Kondensator 12 und einen parallelgeschalteten, verhältnismässig hochohmigen Widerstand 13 mit der Basis eines Transistors 14 verbunden. Im Kollektorstromkreis des Transistors 14 liegt eine den Unterbrecher 3 betätigende Wicklung 15. Die Emitter der beiden Transistoren 9 und 14 werden über einen gemeinsamen Vorwiderstand 16 gespeist. Im Kollektor-
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stromkreis des Transistors 9 liegt ferner ein einstellbarer Vorwiderstand 17. Die Basis des Transistors 14 ist über einen Widerstand 18 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden.
Wie bereits erwähnt, ist die Schaltung im Arbeitszustand dargestellt, bei welchem der Motor 1 durch den Unterbrecher 3 eingeschaltet ist. Der Motorstrom fliesst über die Widerstände 4 und 5 und erzeugt in denselben einen von seiner Stärke und von der Einstellung des Widerstandes 4 abhängigen Spannungsabfall. Solange die Schraube lediglich angeschraubt und nicht festgezogen wird, ist das erforderliche Drehmoment verhältnismäs- sig gering und der im Motorstromkreis fliessende Strom entsprechend schwach. Es entsteht daher an den Widerständen 4 und 5 ein geringer Spannungsabfall, so dass die Basis des Eingangstransistors 9 stark negativ und dieser Transistor somit leitend ist.
Der Ausgangstransistor 14 ist hierbei gesperrt, und bei stromloser Wicklung 15 ist der als Ruhekontakt ausgebildete Unterbrecher 3 geschlossen. Wird nun die Schraube festgezogen, so steigt das Drehmoment und damit der im Motor fliessende Strom an, wodurch der Spannungsabfall an den Widerständen 4 und 5 zunimmt. Die Eingangsspannung an der Basis des Transistors verlagert sich daher entsprechend dem Stromfluss im Motorstromkreis nach positiven Werten, bis zum Erreichen eines bestimmten Schwellwertes der Transistor 9 gesperrt wird.
Durch den damit erfolgenden plötzlichen negativen Spannungssprung am Kollektor des Transistors 9 wird der Transistor 14 in an sich bekannter Weise sofort leitend, und die dadurch erregte Wicklung 15 betätigt den Unterbrecher 3, so dass der Motor ausgeschaltet wird. Die als monostabiler Multivibrator arbeitende Schaltung verbleibt nun während einer gewissen Zeit in diesem Zustand, wobei entsprechend dem Verhältnis der Widerstände 13, 17 und 18 und der Kapazität des Kondensa- tors 12 die Spannung an der Basis des Transistors 14 nach positiven Werten ansteigt, bis dieser Transistor gesperrt wird und über die gemeinsame Koppelung der Emitter der Transistor 9 wieder leitend wird.
Durch dieses Umkippen der Schaltung nach einer durch den Widerstand 13 einstellbaren Zeit wird der Unterbrecher 13 wieder geschlossen und der Motor 1 eingeschaltet. Während der Einschaltverzögerung wird es unter allen Umständen mindestens möglich sein, den Schraubenzieher ohne wirksames Drehmoment aus dem Schraubenschlitz zu entfernen. Wie bereits erwähnt, kann aber die Einschaltverzögerung durch Einstellen der Umschaltzeit des monostabilen Multivibrators so eingestellt werden, dass während der Unterbrechung des Motor- stromkreises der Schraubenzieher zurückgezogen und mit einer neuen Schraube versehen werden kann.
Die Bedienungsperson hat also mit der Ein- und Ausschaltung des Schraubenziehers überhaupt nichts zu tun und es ist Gewähr dafür geboten, dass die Ausschaltung des Motors immer bei genau derselben Stromstärke und folglich bei genau demselben maximalen Drehmoment des Schraubenziehers erfolgt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte Steuerschaltung beschränkt, sondern es können irgendwelche geeignete monostabile Schaltungen verwendet werden, die bei genau definierbaren Schwell- werten ansprechen. Bei geringen Anforderungen an die Genauigkeit wäre es unter Umständen auch möglich, in den Motorstromkreis direkt die Wicklung eines abfallverzögerten Relais zu schalten, dessen Ruhekontakt den Unterbrecher 3 darstellt.
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Electric motor current limiting circuit arrangement, in particular for limiting the torque of tools driven by an electric motor. The present invention relates to an electric motor current limiting circuit arrangement, in particular for limiting the torque of electric motor driven tools, with a motor circuit to be monitored. It is used, for example, to limit the torque of tools such as screwdrivers and the like.
A mechanical slip clutch is installed in devices that have been generally used up to now. This implementation has several significant disadvantages. It is difficult to design a mechanical slip clutch in such a way that its output torque reaches a specific desired value over a long period of time. It is also difficult to set the required torque. The motor can only be switched on and off by hand and in practice this means that, for.
B. a screwdriver is already switched on before it is placed on the screw, and that especially after tightening the screw, the screwdriver is often still lifted with the motor switched on, so that the screwdriver blade is removed from the screw slot when the torque is fully effective . This way of working therefore often leads to the screw heads being scratched or even considerably damaged.
It is also known to arrange an overcurrent switch in the circuit of the drive motor of screwdrivers and similar tools, which responds when a certain current and a corresponding torque is reached and switches off the motor. A11 of these devices also has to be switched on again at will, which leads to a cumbersome operation.
The aim of the present invention is to remedy all of the disadvantages mentioned. The circuit arrangement according to the invention is characterized by a monostable circuit part for controlling a switch in the mentioned circuit, by means of which the switch switches on again with a delay after it has been switched off each time. However, when the switch responds, the drive torque falls to zero and, thanks to the switch-on delay of the switch, remains at this value for a certain, preferably adjustable time, so that, for. B. when removing the screwdriver blade from the screw slot scratching or damaging the screw head is avoided as far as possible.
The switch-on delay can preferably be selected so that it is the one required for manipulation between two operations, e.g. B. Tightening two screws corresponds to the time required, so that the screwdriver is automatically switched on only when z. B. a new screw has been inserted into the screwdriver and the same is thus prepared for screwing in and tightening this screw.
An exemplary embodiment of the invention is explained below with the aid of the drawing, which shows a circuit diagram of the screwdriver.
The motor 1 of the screwdriver can be fed from a direct current source with the terminals 2. In the motor circuit there is an interrupter 3, a variable resistor 4 and a constant series resistor 5. In the working state of the circuit shown, the interrupter 3 is closed. The tap of the resistor 4 is connected to the base of a transistor 9 via resistors 6 and 7, between which a capacitor 8 is connected. This base is also connected to the tap of a high-resistance voltage part 10, which is connected to the terminals 11 of the stabilized voltage source for the electronic circuit shown.
The collector of the transistor 9 is connected to the base of a transistor 14 via a capacitor 12 and a relatively high-resistance resistor 13 connected in parallel. A winding 15 which actuates the interrupter 3 is located in the collector circuit of the transistor 14. The emitters of the two transistors 9 and 14 are fed via a common series resistor 16. In the collector
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Circuit of the transistor 9 is also an adjustable series resistor 17. The base of the transistor 14 is connected via a resistor 18 to the positive pole of the voltage source.
As already mentioned, the circuit is shown in the working state in which the motor 1 is switched on by the interrupter 3. The motor current flows through the resistors 4 and 5 and generates a voltage drop in the same depending on its strength and the setting of the resistor 4. As long as the screw is only screwed on and not tightened, the required torque is relatively low and the current flowing in the motor circuit is correspondingly weak. There is therefore a slight voltage drop across the resistors 4 and 5, so that the base of the input transistor 9 is highly negative and this transistor is therefore conductive.
The output transistor 14 is blocked, and when the winding 15 is de-energized, the breaker 3, designed as a normally closed contact, is closed. If the screw is now tightened, the torque and thus the current flowing in the motor increases, as a result of which the voltage drop across the resistors 4 and 5 increases. The input voltage at the base of the transistor is therefore shifted according to the current flow in the motor circuit according to positive values until the transistor 9 is blocked when a certain threshold value is reached.
As a result of the sudden negative voltage jump occurring at the collector of transistor 9, transistor 14 immediately becomes conductive in a manner known per se, and winding 15 excited thereby actuates interrupter 3 so that the motor is switched off. The circuit operating as a monostable multivibrator now remains in this state for a certain time, the voltage at the base of the transistor 14 increasing according to positive values until it increases according to the ratio of the resistors 13, 17 and 18 and the capacitance of the capacitor 12 The transistor is blocked and the transistor 9 becomes conductive again via the common coupling of the emitter.
As a result of this overturning of the circuit after a time adjustable by the resistor 13, the interrupter 13 is closed again and the motor 1 is switched on. During the switch-on delay it will at least be possible under all circumstances to remove the screwdriver from the screw slot without applying effective torque. As already mentioned, the switch-on delay can be set by setting the switching time of the monostable multivibrator so that the screwdriver can be withdrawn and a new screw fitted while the motor circuit is interrupted.
The operator has absolutely nothing to do with switching the screwdriver on and off and it is a guarantee that the motor is always switched off at exactly the same current strength and consequently at exactly the same maximum torque of the screwdriver.
Of course, the invention is not limited to the control circuit shown, but any suitable monostable circuits can be used which respond to precisely definable threshold values. If the accuracy requirements are low, it would also be possible under certain circumstances to switch the winding of a drop-out delayed relay directly into the motor circuit, the break contact of which represents the interrupter 3.