DE3011164C2

DE3011164C2 - Schutzvorrichtung für elektrische Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3011164C2
Application number: DE19803011164
Authority: DE
Inventors: Wolfhart Dr. 4772 Bad Sassendorf Bucher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1980-03-22
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE3011164B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für handgehaltene elektrische Werkzeugmaschinen, insbesondere Heimwerkermaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, um bei Überlastung der Maschine bis «urn Stillstand (Blockierung) ein sebsttätiges Abschalten atu bewirken.

Die Schutzeinrichtungen moderner Werkzeugmaschinen umfassen neben den Sicherheitseinrichtungen gegen Berühren spannungsführender Teile meist auch einen elektrischen Überlastschutzschalter, um thermische-Überlastung des Motors auszuschließen^ Auch die verschiedenen Werkzeuge und Vorsatzgeräte müssen den einschlägigen Sicherheitsvorschriften genügen, Dennoch kann der Betrieb solcher Werkzeugmaschinen auch eine Reihe von Gefahren mit sich bringen, die vor allem dadurch Vergrößert wird₍ daß häufig auch Laien mit den Maschinen arbeiten, denen im allgemeinen gar nicht bewußt ist, in welchem Ausmaß Verletzungen durch unsachgemäße Bedienung der Maschinen entstehen können.

Eine der konkreten Gefahren, die bei einigen Arbeiten mit Werkzeugmaschinen ganz besonders häufig auftreten kann, ist das Blockieren des Werkzeuges im Werkstück. Beispiele für diese Erscheinung sind das Bohren in dünnem Blech — meist dann, wenn der Bohrer das Blech gerade durchstößt -, kreissägeschnitte und Trennen (Trennschleifen). Schon durch geringfügiges Verkanten von Maschine oder Werkstück wird gerade bei den letztgenannten Arbeiten das Werkzeug verklemmt und die Maschine blockiert. Die in diesem Falle sicherste Maßnahme ist eine Abschaltung der Maschine, leider wird diese Vorsichtsmaßregel aber zu selten beachtet. Versucht man nämlich, die eingeschaltete Maschine zurückzuziehen beziehungsweise die Ursache der Verklemmung zu beseifigen, kann das plötzliche Wiederanlaufen der Maschine sehr unangenehme Folgen haben.

Besonders gilt dies in den Fällen, wie Holzteile das Kreissägeblatt verklemmen, die beim Wiederanlauf weggeschleudert werden, oder aber bei Verkanten von Schleifscheiben, wo häufig ein Bruch der Scheibe entsteht und die Teile der Schleifscheibe sich lösen können.

Bei Werkzeugm achinen höherer Leistung ist häufig für den Fall einer Blockierung des Werkzeuges eine Sicherheitsrutschkupplung vorgesehen, die bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes auslöst, so daß der Motor weiter läuft, das Werkzeug aber stehen bleibt. Diese Sicherheitsrutschkupplung kann aber die geschilderten Gefahren keineswegs mildern, da auch hier bei Wegfall der Ursache der Verklemmung des Werkzeuges ein stoßartiges Wiederanlaufen eintritt.

Eine sofortige Abschaltung der Maschine bei Stillstand (Blockierung) - was aus der CH-PS 3 40 889 bereits als bekannt hervorgeht - kann aber keine Abhilfe für das Problem dar/ '.eilen. Gerade bei Werkzeugmaschinen sind Betriebszustände denkbar, wo das volle Antriebsmoment 7ur Verfügung stehen muß. es würde auch in vielen Fällen zu störenden Arbeitsunterbrechungen führen, wenn jede — auch kurzzeitige - Blockierung der Maschine eine Abschaltung zur Folge hätte.

Somit stellt sich die Aufgabe, eine selbsttätige Abschaltung der Maschine innerhalb eines Zeitraumes nach Eintreten des Stillstandes der Maschine zu bewirken, der unterhalb der Reaktionszeit des Arbeitenden liegt, damit nicht ein Zurückziehen der Maschine bei eingeschaltetem Motor versucht wird. Andererseits muß die Maschine noch Sekundenbruchteile nach der Blockierung ihr volles Moment abgeben, um die Leistungsgrenzen voll ausschöpfen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Schutzvorrichtung nach dem Anspruch 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Eine Veränderung der Zeit bis zum Ansprechen des Überlastschutzschalters (7) kann dadurch bewirkt werden, daß der Widerstand (6) veränderlich ist, die Zeitkonstante kann damit die Beanspruchungen ent* sprechend angepaßt werden.

Die gewählte Schaltung, die den Überlastschutzschalter (7) iri die Funktion der Schutzvorrichtung bei Blockierung der Maschine einbezieht, hat gegenüber der aus der CH-PS 3 40 889 bekannten Lösung, unmittelbar einen Trennschalter im HauptstiOrhkreis

der Maschine einzuschalten, der die Sicherheitsabschaltung bewirkt, zwei Vorteile: Es wird vermieden, ein zusätzliches Bedienungselement an der Maschine anzuordnen. Die Auslösung des Überlastschutzschalters (7) im Dauerbetrieb oder durch die Blockierungssicherung nach der vorliegenden Erfindung führt zu dem gleichen Ergebnis. Die Bedienung der Maschine kann wie gewohnt - auch mit der erweiterten Schutzeinrichtung - erfolgen. Der entscheidende Vorteil ist aber darin zu sehen, daß der Überlastschutzschalter (7) nach seinem Ansprechen für einige Zeit auf Grund seiner thermischen Überlastung und der zur Abkühlung erforderlichen Zeitspanne nicht sofort wiedereinschaltbar ist, worin ein zusätzliches Sicherheitselement begündet ist. Während der Abkühlzeit des Überlastschutzschalters besteht die Gelegenheit, die Ursache der Blockierung der Maschine gefahrlos zu beseitigen.

F i g. 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für mechanische Einrichtungen zur Betätigung des Schalters (5) anhand schematischer Längsschnitte durch eine Handbohrmaschine. Bei der in F i g. 1 gezeigten Form handelt es sich um eine auf der Antriebswelle (1) des Antriebsmotor ? igeorünete Einrichtung, bei der der Schalter (5) mit einer auf der Antriebswelle (1) verschiebbaren Muffe (3) verbunden ist. Diese Muffe ist zwischen einer Druckfeder (2) und kippbar gelagerten Fliehgewichten (4) eingespannt. Bei schneller Drehung der Antriebswelle (1) werden die Fliehgewichte (4) nach außen gedrückt. Dadurch wird Muffe (3) gegen den Druck der Feder (2) verschoben, der Schalter (5) ist geöffnet. Bei Stillstand der Antriebswelle (1) jedoch kann die Kraft der Druckfeder (2) durch die Fliehgewichte (4) nicht ausgeglichen werden, die Muffe (3) wird gegen die Fliehgewichte hin verschoben und schließt dabei den Schalter (5).

Derartige Konstruktionen sind als »Fliehkraftschalter« allgemein bekannt. Bei der hier geschilderten Anwendung wird so über den Widerstand (6) ein Stromkreis geschlossen, der gemeinsam mit dem über den Motorstromkreis der Maschine fließenden Strom den Überlt ^schutzschalter (7) zum Ansprechen bringt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist der Schalter (5) aber auch bei abgeschalteter Maschine geschlossen, das bedeutet, daß beim Einschalten der Maschine während des Hochlaufens über den Widerstand (6) ein Strom Mieten würde, bis eine Drehzahl der Antriebswelle (t) erreicht ist, bei der die Fliehgewichte (4) die Muffe (3) gegen die Federkraft der Druckfeder (2) verschieben können, so daß der Schalter (5) geöffnet wird.

Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn der Widerstand (6) mit negativem Temperaturkoeffizienten ausgeführt wird, so daß er zunächst einen sehr hohen Widerstandswert aufweist, der aber mit der Zeit der

ίο Belastung abnimmt.

Bei Werkzeugmaschinen mit einer Sicherheitsrutschkupplung kann aber eine Einrichtung verwirklicht werden, bei der beim Einschalten der Maschine keinerlei Nachteile auftreten.

Fig.2 zeigt eine solche Anordnung, bei der der Schalter (5) über eine Muffe (8) betätigt wird, die durch die Relativbewegung der beiden Hälften (10 und 11) der Sicherheitsrutschkupplung in Längsrichtung verschoben werden kann. Dies geschieht durch ein Gewinde (9) am äußeren Umfang der abtriebsseitigen Hälfte (11) der Rutschkupplung. Die Innenseite der Muffe (8) ist mit einem entsprechenden Gewinde (<*> f ersehen. Die Muffe wird bei normahm Betrieb (wenn Deide Teile der Rutschkupplung gemeinsam umlaufen) durch die Feder

(12) in ihrer Endlage gehalten. Bei Auslesen der Rutschkupplung jedoch, wenn die abtriebsseitige Hälfte (1<) «vegen Überschreitung des Belastungsmomentes stehen bleibt, erfolgt durch die weitere Drehung der antriebsseitigen Hälfte (10) der Rutschkupplung über eine am äußeren Umfang der Kupplungshälfte (10) angeordnete Reibungsfläche eine Mitnahme der Muffe (8). Dabei verdreht sich diese Muffe gegenüber der stillstehenden Kupplungshälfte (11) und wird entsprechend der Steigung des Gewindes (9) in axialer Richtung verschoben, wobei der Schalter (5) betätigt und der Stromkreis über den Widerstand (6) geschlossen wird.

In ähnlicher V/eise kann die Funktion der Schutzvorrichtung auch unter Verwendung von elektronischen Bauelementen verwirklicht werden. Dies kann zum Beispiel durch Lichtschranken geschehen, die die Drehbwegung der Antriebswelle (1) beobachten. Auch Pr den Widerstand (6) sind elektronische Ersatzschaltungen möglich, die eine Zeitverzögerung beziehungsweise eine Veränderung des elektrischen Widerstandes bewirken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzvorrichtung, für handgehaltene elektrische Werkzeugmaschinen, insbesondere Heimwerkermaschinen, mit einem Antriebsmotor, mit einem sebsttätigen Oberlastschutzschalter und mit einem von der Drehbewegung der Antriebswelle des Antriebsmotors betätigten Schalter, welcher den Antriebsmotor abschaltet, wenn dieser unter Oberlast zum Stillstand kommt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (5) und ein Widerstand (6) in einem Stromkreis parallel zum Hauptstromkreis der Maschine angeordnet sind, und daß dieser zusätzliche Stromkreis gemeinsam mit dem Hauptstromkreis bei Blockierung der Maschine den Überlastschutzschalter (7) belastet.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (6) veränderlich ist

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (6) einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (6) durch eine an sich bekannte elektrische Schaltung ersetzbar ist, die einen zunächst hohen, mit der Zeit aber stark abnehmenden Widerstand darstellt

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Veränderung des Widerstandes der Schaltung einstellbar ausgeführt wird.

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scnalter (6) mit einer auf der Abtriebswelle (1) \erschiebbaren Muffe (3) verbunden ist und daß diese uluffe zwischen einer Druckfeder (2) und kippbar gelagerten Fliehgewichten (4) eingespannt ist.

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schalter (5) eine Muffe (8) verbunden ist, die über ein Gewinde (13) gegen die Kraft der Fedei· (12) in Längsrichtung verschiebbar am äußeren Durchmesser einer Sicherhei'srutschkupplung (10,11) gelagert ist.

8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Drehbewegung der Antriebswelle (1) gesteuerter elektronischer Schaltkreis zur Betätigung des Schalters (5) vorgesehen ist.