DE2442260A1

DE2442260A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2442260A1
Application number: DE2442260A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Voss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1976-03-18
Also published as: CH589497A5; US4066133A

Description

R.2278

6.8.1974 Vo/Sz

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfs-Anmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Handwerkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Handwerkzeugmaschine mit einer Handhabe.

Es ist festzustellen, daß die Leistung der neu auf den Markt kommenden, insbesondere elektrischen Handwerkzeugmaschinen ständig angehoben wird. Die Maschinen können immer größere Drehmomente abgeben. Damit treten, wenn das Werkzeug.am Durchdrehen gehindert wird, Unfallgefahren für den mit der Handwerkzeugmaschine arbeitenden Bedienungsmann auf: wenn das in die Handwerkzeugmaschine eingesetzte, ζ. B. Bohrwerkzeug sich im Bohrloch festfrißt, kann der Bedienungsmann von dem jetzt an der Gehäusehandhabe (Griff) wirksamen Drehmoment verletzt werden. Im Extremfall kann ihm die Handwerkzeugmaschine sogar aus der Hand gedreht werden.

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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Handwerkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die durch die erhöhte Maschinenleistung bedingten Unfallgefahren beseitigt werden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß an der Handhabe ein den Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine beeinflussendes Drehmomentmeßglied angeordnet ist.

Das hat den Vorteil, daß der Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine abhängig von dem an der Handhabe (Griff) wirksamen Drehmoment gesteuert wird. Sehr zweckmäßig ist, daß das Drehmomentmeßglied ein die Verformung der Handhabe gegenüber dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine messendes Meßglied ist. Dabei ist sehr zweckmäßig, daß das Drehmomentmeßglied an einem durch seine räumliche Ausgestaltung besonders der Verformung unterliegenden Bereich, insbesondere Bereich mit verminderten Querschnitt, des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Bei bestimmten Anwendungsfällen hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, daß das Drehmomentmeßglied die Drehzahl des Antriebsmotors steuert bzw. daß das Drehmomentmeßglied den Antriebsmotor bei überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments abschaltet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sinddin der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 und 2 eine Bohrmaschine in zwei Ansichten,

Fig. J ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bohrmaschine,

Fig. 4- die Schaltung eines ersten Ausführungsbeispiels einer drehmomentabhängigen Steuereinrichtung für einen Universalmotor,

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ORIGINAL INSPECTED

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Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung, und

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist eine Bohrmaschine 1 in zwei Ansichten dargestellt. Die Bohrmaschine 1 hat ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2, welches einen elektrischen Antriebsmotor und ein nachgeschaltetes Getriebe aufnimmt, das schließlich ein am vorderen Teil des Gehäuses 2 angeordnetes Bohrfutter 3 antreibt. Am dem Bohrfutter 3 äbgewandten Ende ist an dem Gehäuse 2 der Bohrmaschine ein üblicher Pistolenhandgriff 4 angeordnet. Kurz vor dem Übergang des Pistolenhandgriffs 4 in das zylindrische Gehäuse 2 der Bohrmaschine weist der Pistolenhandgriff 4 eine Einschnürung auf, wodurch ein Bereich 5 verminderten Querschnitts des Gehäuses der Bohrmaschine gebildet wird. An seiner vorderen, dem Bohrfutter 3 zugewandten Seite trägt der Pistolenhandgriff einen Drückerschalter 6, über den der Elektromotor der Bohrmaschine in Betrieb gesetzt werden kann. ■

An dem Bereich 5 verminderten Querschnitts, der durch seine räumliche Gestaltung besonders stark der Verformung unterliegt, ist auf einer Längsseite des Pistolenhandgriffs 4 ein Drehmomentmeßglied 7 angeordnet. Bei der dargestellten Bohrmaschine, die ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse hat, ist das Drehmomentmeßglied 7 direkt in die Wandung des Gehäuses bzw. des Pistolenhandgriffs 4 eingeformt. Bei dem Drehmomentmeßglied 7 handelt es sich um einen elektrischen Widerstand, der seinen Wert abhängig von der an ihm erwirkenden mechanischen Spannung ändert, also um einen sogenannten Dehnungsmeßstreifen. Dieses eigentlich die Verformung des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine messende Drehmomentmeßglied 7 ist auf der Seite des Pistolenhandgriffs 4 angeordnet, welche sich bei einer Drehmomentabgabe über den Handgriff 4 lenkt. Diese

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Drehmomentabgabe entspricht namentlich dann, wenn sich der in das Bohrfutter 3 eingesetzte Bohrer im Bohrloch festfrißt, der vollen Maschinenleistung. Die Widerstandsänderung des Drehmomentmeßglieds 7 ist ein Maß für die (elektrische) Verformung des Bereiches 5 verminderten Querschnitts. Diese ist wieder proportional der am Handgriff wirkenden Kraft. Diese ergibt multipliziert mit dem Hebelarm das wirkende "bzw. zu messende Drehmoment.

Die zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bohrmaschine gehörige Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Ein in der Bohrmaschine eingebauter Universalmotor 8 liegt über Eingangsklemmen 9? 10 an einer Netzwechselspannung. Die Zuleitung des elektrischen Stromes zum Universalmotor 8 wird durch den Drückerschalter 6 gesteuert. Im Motorstromkreis befindet sich ein weiterer Schalter 11, der von einem Relais 12 gesteuert wird. Der Schaltmagnet des Relais 12 liegt über das als Dehnungsmeßstreifen ausgebildete Drehmomentmeßglied 7 ebenfalls an der über den DrückerschaIter 6 gesteuerten Netzwechselspannung. Nachdem der Drückerschalter 6 in die in Fig. 4 gezeichnete Stellung gebracht worden ist, bringt der durch das Relais 12 und über das Drehmomentmeßglied 7 flie- " ßende Strom zunächst den Schalter 11 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung, wodurch der Motorstromkreis geschlossen wird und der Universalmotor 8 zum Anlaufen gebracht wird. Der die Bohrmaschine 1 haltende Bedienungsmann kann also die Bohrmaschine an der Wand ansetzen, um mit ihr etwa ein Loch zu bohren. Der Widerstand des Drehmomentmeßglieds 7 ist so bestimmt, daß d?r über ihn fließende Strom gerade ausreicht, das Relais 12 in seiner Haltestellung zu halten, in der der Schalter 11 geschlossen ist. V/enn sich nun der im Bohrfutter 3 eingesetzte· Bohrer im Bohrloch festfrißt, so wird das vom Universalmotor 8 abgegebene Drehmoment am Pistolenhandgriff 4 wirksam: als Folge davon wird sich der Pistolenhandgriff 4 besonders an seinem Bereich 5 verminderten Querschnitts gegenüber dem Gehäuse 2 der Handbohrmaschine 1 verformen. Diese Verformung bewirkt ein Längen des Dehnungsmeßstreifens, wodurch sich der Widerstandswert des Drehmomentmeßglieds 7

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derart erhöht, daß der über ihn fließende Strom nicht mehr ausreicht, um das Relais 12 in der in Fig. 4 gezeichneten Stellung zu halten. Als Folge davon wird der Anker abfallen, wodurch der im Motorstromkreis angeordnete Schalter 11 geöffnet wird. Der Elektromotor 8 der Bohrmaschine 1 kommt dann zum Stillstand. Dadurch, daß das Relais 12 ein ausgeprägtes Hystereseverhalten aufweist, bleibt dem Bedienungsmann genügend Zeit, die Stromzufuhr zur Bohrmaschine durch Loslassen des Drückerschalters 6 entgültig zu unterbrechen. Auf diese Weise können Verletzungen des Bedienungsmannes durch das am Pistolenhandgriff 4 wirksam werdende Drehmoment sicher vermieden werden.

In Fig. 3 ist als zweites Ausführungsbeispiel eine Bohrmaschine dargestellt. Diese Bohrmaschine 21 hat ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 22, welches wiederum einen Universalmotor und ein Getriebe aufnimmt, welches ein Bohrfutter 23 antreibt. Auf dem hinteren, dem Bohrfutter 23 abgewandten Ende sitzt auf dem Gehäuse 22 der Bohrmaschine 21 ein Griff stück 24-. Dieses ist an seiner Außenseite mit einer reibungserhöh^enden Riffelung versehen worden. Wie der im oberen Bereich der Fig. 3 dargestellte Teilschnitt erkennen läßt, liegt das Griffstück 24 hülsenförmig um das sich innen erstreckende Gehäuse 22 der Bohrmaschine 21. An seinem vorderen, dem Bohrfutter 23 zugewandten Ende weist die Wandung des hülsenförmigen Griffstücks 24 einen Bereich 25 verminderten Querschnitts auf, nach welchem sie über eine Rundkehle 26 in das Gehäuse 22 der Bohrmaschine übergeht. Wiederum an diesem Bereich 25 verminderten Querschnitts, welcher durch seine räumliche Ausgestaltung bei mechanischen Belastungen besonders der Verformung unterworfen ist, ist in die Wandung des Gehäuses ein Drehmomentmeßglied 27, d-as in seiner Funktion vollends dem Drehmomentmeßglied 7 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, eingeformt. Auch bei dieser Bohrmaschine 21 würde bei am Griffstück 24 wirkendem, unzulässig hohem Drehmoment der Widerstand des Drehmomentmeßglieds 27 derart stark ansteigen, daß der im Motorstromkreis angeordnete Schalter 11 die Strom-

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zufuhr zum Elektromotor der Bohrmaschine unterbrechen würde.

In Fig. 5 ist die Schaltung eines Universalmotors 38 dargestellt, dessen. Drehzahl von einer elektronischen Phasenanschnittssteuerung gesteuert wird. Zum Betrieb des Universalmotors 38 ist im Motorstromkreis ein Thyristor 39 angeordnet, der durch eine Reihenschaltung eines Ladekondensators 40 ein als Ladewiderstand arbeitendes Drehmomentmeßglied 37 und einen Begrenzungswiderstand 41 überbrückt ist. über eine Triggerdiode 42 ist das Tor des Thyristors 39 mit dem Verknüpfungspunkt des Ladekondensators 40 und des als Ladewiderstand arbeitenden Drehmomentmeßgliedes 37 verbunden. Der auf diese Weise drehzahlgesteuerte Universalmotor 38 kann etwa in eine Bohrmaschine gemäß den Fig. 1 und 2 eingebaut sein.

Wenn sich - nachdem der Drückersehalter 6 in die in Fig. 5 dargestellte Stellung gebracht worden ist — der Thyristor 39 am Beginn der zu steuernden Netzhalbwelle im Sperrzustand befindet, wird der Ladekondensator über das als Ladewiderstand v/irkende Drehmomentmeßglied 37 geladen. Erreicht die Kondensatorspannung nun die Durchbruchspannung der Triggerdiode 42, so wird diese leitend und liefert einen Zündimpuls an das Tor des Thyristors 39· Durch den nun leitenden Thyristor verschwindet die Hetzhalbwelle an der Zündschaltung. Der Ladekondensator wird zunächst über die Triggerdiode und dann über den Ladewiderstand entladen. Wird nun am Pistolenhandgriff 4 in der oben beschriebenen Art und Weise ein unzulässig großes Drehmoment wirksam, so wird sich der Widerstand des Drehmomentmeßglieds 37 in Folge der auf ihn wirkenden äußeren mechanischen Spannungen vergrößern. Dadurch wird letztlich der Zündzeitpunkt des Thyristors zu größeren Zündwinkeln verschoben, wodurch die dem Universalmotor zur Verfügung stehende Effektivspannung gesenkt wird.

In der in Fig. 6 dargestellten Schaltung ist in den Motorstromkreis eines Universalmotors 48, welcher über eine Seriendiode 49

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im Halbwellenbetrieb arbeitet, ein Leistungstransistor 50 angeordnet. Die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 50 liegt an den Diagonalpunkten einer Meßbrücke 51· Diese besteht aus zwei festen Widerständen 53 und zwei als Dehnungsmeßstreifen ausgebildeten Drehmomentmeßgliedern 57· (Die Drehmomentmeßglieder 57 können etwa an der in Fig. 1 und 2 dargestellten Bohrmaschine an den einander gegenüberliegenden Längsseiten des Pistolenhändgriffs 4- angeordnet sein.) Die Meßbrücke 51 wird über einen Gleichrichter 54-, welcher über Trennkondensatoren 55j 56 ander Netzspannung liegt, mit Strom versorgt. Die an den beiden Diagonalpunkten der Meßbrücke 51 abgegriffene Spannung ist dabei so bestimmt, daß der Transistor 50 in leitendem Zustand gehalten wird. Erst wenn sich der Widerstand der beidenvDrehmomentmeßglieder 57 bei Verformung des Pistolenhandgriffs ändert, wird die Meßbrücke 51 derart verstimmt, daß schließlich der Transistor 50' in den Sperrzustand übergeht.

Die in Pig. 7 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 6 dadurch, daß der die Meßbrücke 51 versorgende Gleichrichter 5^ über einen Trenntransformator 60 an der Netzspannung liegt.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Drehmomentmeßglied jeweils als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet. Es können aber ebenso auch piezoresistive Spannungsaufnehmer, d. h. spannungsabhängige Silizium- und Germanium-Halbleiterwiderstände, verwendet werden. Diese lassen sich ähnlich der in integrierten Schaltungstechnik in einem Ätzprozeß schon z. B. als Halbbrücken zusammengeschaltet herstellen.

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Claims

Eobert Bosch GmbH E. 2 2 7

Stuttgart , ■

Ansprüche

Motorisch angetriebene Handwerkzeugmaschine mit einer Handhabe, dadurch gekennzeichnet, daß an der Handhabe (4, 24) ein den Antriebsmotor (8, 38, 48) der Handwerkzeugmaschine (1) beeinflussendes Drehmomentmeßglied (7, 27, 37? 57) angeordnet ist.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 371 57) ein die Verformung der Handhabe (4, 24) gegenüber dem Gehäuse (2, 22) der Handwerkzeugmaschine (1, 21) messendes Meßglied ist.
3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 37, 57) an einem durch seine räumliche Ausgestaltung besonders der Verformung unterliegenden Bereich (5, 25), insbesondere Bereich mit vermindertem Querschnitt, des Gehäuses (2, 22) der Handwerkzeugmaschine (1) angeordnet ist.
4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 37» 57) die Drehzahl des Antriebsmotors (8, 38, 48) steuert.

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5. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27, 37, 57) den Antriebsmotor (8, 38, 48) hei überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments abschaltet.
6. Handwerkzeugmaschine mit elektrischem Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27,37, 57) mindestens ein elektrischer Dehnungsmesser, beispielsweise Dehnungsmeßstreifen oder piezoresistiver Spannungsaufnehmer, ist.
7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei elektrische Dehnungsmesser (57) zu einer Meßbrücke (51) geschaltet sind, bei der der an der Brückendiagonale abgenommene Spannungswert den Antriebsmotor (48) steuert.
8. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßglied (7, 27) einen im Motorstromkreis angeordneten, insbesondere über ein ein ausgeprägtes Hystereseverhalten aufweisendes Relais (12) betätigten, Schalter (11) steuert.
9. Handwerkzeugmaschine, mit einem elektrischen Antriebsmotor, dessen Drehzahl von einer einen Thyristor enthaltenden Phasenanschnittssteuerung gesteuert ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment-

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meßglied (37) den Zündwinkel des Thyristors (39) steuert.
10. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Drehmomentmeßglied (7, 27, 37ί 57) in. die Wandung des vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehenden Gehäuses (2, 22) der Handwerkzeugmaschine (1, 21) eingeformt ist.

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