DE102008054508A1 - Handwerkzeugmaschinenvorrichtung - Google Patents

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Daniel Hirt
Ursula Faber
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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung zur Erfassung eines Drehmoments, mit zumindest einer Sensoreinheit (12). Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit (12) dazu vorgesehen ist, eine Verformungskenngröße zu erfassen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es sind bereits Handwerkzeugmaschinenvorrichtungen zur Erfassung eines Drehmoments vorgeschlagen worden, die eine Sensoreinheit umfassen. Die Sensoreinheit weist dabei eine Auswerteeinheit auf, die zur Auswertung einer Stromkenngröße eines Elektromotors vorgesehen ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung zur Erfassung eines Drehmoments, mit zumindest einer Sensoreinheit.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit dazu vorgesehen ist, eine Verformungskenngröße zu erfassen. In diesem Zusammenhang soll unter „vorgesehen” insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt und/oder speziell programmiert verstanden werden. Unter einer „Verformungskenngröße” soll hier insbesondere eine Kenngröße einer Verformung verstanden werden, die eine Änderung einer geometrischen Form und/oder einer Abmessung eines Elements und/oder eines Bauteils charakterisiert, wie beispielsweise eine Änderung einer Breite und/oder einer Höhe und/oder besonders vorteilhaft einer Länge des Elements und/oder des Bauteils. Die Änderung der geometrischen Form und/oder der Abmessung wird insbesondere von mechanischen Spannungen hervorgerufen, die im Element und/oder im Bauteil durch äußere Belastungen verursacht werden. Vorzugsweise ist die Längenänderung des Elements und/oder des Bauteils von einem Drehmoment zumindest eines Getrie bebauteils einer Handwerkzeugmaschine, insbesondere eines Akku-Schraubers, abhängig.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung kann konstruktiv einfach eine zuverlässige Erfassung von Drehmomenten erreicht werden. Vorteilhafterweise kann eine Erfassung von Drehmomenten, die unabhängig von einer Stromkenngröße eines Elektromotors einer Handwerkzeugmaschine und/oder eines Wirkungsgrads einer Überlastkupplung und somit insbesondere unabhängig von Schwankungen eines Grenzstroms eines Elektromotors sind, erreicht werden. Ferner kann mittels der Sensoreinheit, die zur Erfassung von Drehmomenten vorgesehen ist, besonders vorteilhaft eine zuverlässige Drehmomentbegrenzung einer Handwerkzeugmaschine erreicht werden. Hierbei können Bauteile der Handwerkzeugmaschine vorteilhaft geschont werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein Sensorelement aufweist, dessen elektrischer Widerstandswert abhängig von einer Verformung ist. Vorzugsweise ist das Sensorelement dazu vorgesehen, ein die Verformungskenngröße repräsentierendes, nichtelektrisches Messsignal zu ermitteln und/oder zu erfassen und dieses Messsignal zur weiteren Bearbeitung in ein elektrisches Messsignal, insbesondere in einen elektrischen Widerstandswert, umzuwandeln. Hierbei kann das Sensorelement als Signalaufnehmer und/oder Signalgeber und/oder Initiator und/oder Transmitter und/oder Detektor und/oder Wandler ausgebildet sein. Es ist jedoch denkbar, das Sensorelement in einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Art und Weise auszubilden. Vorzugsweise wird die Verformung insbesondere durch Kräfte und/oder Momente, welche auf das Element und/oder das Bauteil einwirken und/oder übertragen werden, hervorgerufen.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Sensorelements kann vorteilhaft konstruktiv einfach eine kostengünstige und präzise Erfassung eines Drehmoments eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes, in einer Handwerkzeugmaschine, insbesondere in einem Akku-Schrauber, erreicht werden.
  • Vorteilhafterweise weist die Sensoreinheit zumindest ein Sensorelement auf, das als Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgebildet ist. Ein „Dehnungsmessstreifen (DMS)” definiert hier insbesondere ein Element und/oder ein Bauteil, das dazu vorgesehen ist, Verformungen zu ermitteln und/oder zu erfassen. Bevorzugt ist der Dehnungsmess streifen (DMS) an einer der Verformung unterliegenden Oberfläche eines Elements und/oder eines Bauteils angeordnet. Je nach Art der Anwendung kann es vorteilhaft sein, mehrere Dehnungsmessstreifen (DMS) miteinander zu kombinieren, so dass verschiedene Beanspruchungsarten ermittelt werden können und/oder eine Größe einer Beanspruchung erfasst werden kann. Eine Funktionsweise des Dehnungsmessstreifens (DMS) entspricht einer dem Fachmann bereits bekannten Funktionsweise.
  • Vorzugsweise sind die Dehnungsmessstreifen (DMS) zur Ermittlung und/oder zur Erfassung von Längenänderungen vorgesehen, wie beispielsweise durch mechanische Belastungen hervorgerufene Dehnungen und/oder Stauchungen entlang zumindest einer Richtung eines Elements und/oder eines Bauteils. Hierbei können vorteilhaft bereits geringe Verformungen des Elements und/oder des Bauteils mittels des Dehnungsmessstreifens (DMS) erfasst werden. Ferner kann vorteilhaft eine genaue Zuordnung eines Drehmoments in einem Getriebe, insbesondere in einem Planetengetriebe, einer Handwerkzeugmaschine zu einer Verformung des Elements und/oder des Bauteils erzielt werden, so dass eine präzise Drehmomenterfassung des Getriebes der Handwerkzeugmaschine erreicht werden kann.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung ein Getriebegehäuse mit einer Lagerstelle zur Aufnahme eines Verformungselements der Sensoreinheit umfasst. Unter einer „Lagerstelle” soll hier insbesondere eine Form und/oder eine Anordnung zumindest eines Teilbereichs eines Elements und/oder eines Bauteils, insbesondere eines Teilbereichs des Getriebegehäuses, verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein weiteres Bauteil zumindest teilweise aufzunehmen und/oder zu umgeben, so dass Freiheitsgrade, insbesondere Translationsfreiheitsgrade und/oder Rotationsfreiheitsgrade, des aufgenommenen und/oder umgebenen Bauteils eingeschränkt werden können. Vorteilhafterweise ist das Verformungselement mittels Schraubverbindungen mit der Lagerstelle des Getriebegehäuses verbunden. Es ist jedoch denkbar, das Verformungselement auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise mit der Lagerstelle zu verbinden. Der Begriff „Verformungselement” definiert hier insbesondere ein Element, das eine Erfassung einer auf das Element wirkenden Belastung, wie insbesondere einer Drehmomentkenngröße, mittels einer Verformung seiner äußeren Form und/oder seiner Abmessung, insbesondere einer im Wesentlichen elastischen Längenänderung, für ein Sensorelement ermöglicht. Das Verformungselement ist hierbei vorteilhaft aus Aluminium gebildet. Es ist jedoch denkbar, das Verformungselement aus einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll er scheinenden Material zu fertigen. Mittels der am Getriebegehäuse angeordneten Lagerstelle zur Aufnahme des Verformungselements kann die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung besonders kompakt gehalten werden und zusätzlicher Bauraum für die Lagerstelle kann vorteilhaft eingespart werden.
  • Vorteilhafterweise weist die Sensoreinheit zumindest ein Verformungselement auf, an dem zumindest ein Sensorelement angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Sensorelement, insbesondere ein Dehnungsmessstreifen (DMS), fest mit dem Verformungselement verbunden. Hierbei ist das Sensorelement mit dem Verformungselement vorzugsweise verklebt. Es ist jedoch denkbar, das Sensorelement auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise mit dem Verformungselement zu verbinden. Das Verformungselement ist bevorzugt als Dehnbalken ausgebildet. Es kann vorteilhaft eine Verformung, insbesondere eine Längenänderung, des Verformungselements erfasst werden. Ferner können durch eine derartige Anordnung des Verformungselements und des Sensorelements vorteilhaft Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung ein Getriebeelement und ein Übertragungselement umfasst, das zur Übertragung einer Drehmomentkenngröße auf ein Verformungselement der Sensoreinheit mit dem Getriebeelement in Wirkverbindung steht. Unter einer „Drehmomentkenngröße” soll hier insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, die ein Drehmoment charakterisiert, wie insbesondere eine Länge eines Hebelarms und/oder besonders bevorzugt eine Kraft. Vorzugsweise ist das Übertragungselement direkt in einem Getriebe einer Handwerkzeugmaschine angeordnet. Ferner umgibt das Übertragungselement entlang zumindest einer Richtung im Wesentlichen das gesamte Getriebeelement. Hierbei ist das Übertragungselement derart mit dem Getriebeelement verbunden, dass eine Übertragung von Kräften und/oder Drehmomenten zwischen dem Übertragungselement und dem Getriebeelement stattfinden kann. Vorzugsweise ist das Übertragungselement mittels eines Pressverfahrens und/oder eines Schweißverfahrens und/oder einer Verzahnung mit dem Getriebeelement verbunden. Es ist jedoch denkbar, das Übertragungselement auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise mit dem Getriebeelement zu verbinden. Mittels einer derartigen Wirkverbindung des Übertragungselements und dem Getriebeelement kann eine vorteilhafte Drehmomenterfassung, insbesondere in einer Handwerkzeugmaschine, erreicht werden. Zudem kann eine vorteilhafte, insbesondere Platz sparende Anordnung des Verformungsele ments und/oder der Sensoreinheit zumindest teilweise in einem Getriebe erreicht werden.
  • Ferner weist das Übertragungselement einen Radialfortsatz auf, der dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kraft auf das Verformungselement zu übertragen. Hierbei ist der Radialfortsatz durch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Verformungselement verbunden. Vorteilhafterweise ist der Radialfortsatz mittels einer Schraubverbindung mit dem Verformungselement verbunden. Es ist jedoch denkbar, den Radialfortsatz auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise mit dem Verformungselement zu verbinden. Vorzugsweise werden Belastungen des Getriebeelements über den Radialfortsatz des Übertragungselements auf das Verformungselement übertragen, wobei das Verformungselement seine Form und/oder seine Abmessung ändert. Es kann konstruktiv einfach eine Wirkverbindung zwischen dem Übertragungselement und dem Verformungselement erreicht werden, so dass eine vorteilhafte Drehmomenterfassung mittels des Verformungselements der Sensoreinheit erreicht werden kann.
  • Vorzugsweise ist das Getriebeelement als Hohlrad ausgebildet. Das Hohlrad ist in einem Getriebe, insbesondere in einem Planetengetriebe, als Gegenlager für weitere Zahnräder, insbesondere Planetenräder, vorgesehen, wobei sich die Zahnräder auf dem Hohlrad abwälzen und ein Drehmoment erzeugen und/oder übertragen. Somit können Drehmomente vorteilhaft in unmittelbarer Umgebung eines Entstehungsorts der Drehmomente erfasst werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das Übertragungselement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. Hierdurch kann das als Hohlrad ausgebildete Getriebeelement zumindest entlang einer Umfangsrichtung des ringförmigen Übertragungselements im Wesentlichen vollständig von dem Übertragungselement umgeben werden. Es kann konstruktiv einfach eine Wirkverbindung zwischen dem Übertragungselement und dem Getriebeelement erreicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung eine Elektronikeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, erfasste Daten der zumindest einen Sensoreinheit auszuwerten. Vorzugsweise umfasst die Elektronikeinheit zumindest eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, durch den Dehnungsmessstreifen (DMS) ermittelte und/oder erfasste Verformungskenngrößen des Verformungselements auszuwerten. In diesem Zusammenhang soll unter einer „Recheneinheit” insbesondere eine Einheit verstanden werden, die von einer Auswerteeinheit und/oder einer Kontrolleinheit gebildet sein kann, wobei die Recheneinheit sowohl von einem Prozessor allein als auch insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen, wie beispielsweise einem Speichermittel, gebildet sein kann. Hierbei kann die Elektronikeinheit bei einer erfassten Überschreitung eines Grenzdrehmoments einer Getriebeeinheit eine elektrische Energiezuführung zu einem Elektromotor der Handwerkzeugmaschine zumindest reduzieren und/oder unterbrechen, so dass eine Drehmomentübertragung auf eine Werkzeugaufnahme reduziert und/oder unterbrochen werden kann. Mittels der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung können vorteilhaft Bauteile, insbesondere Getriebebauteile einer Handwerkzeugmaschine geschont werden.
  • Des Weiteren wird eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Akku-Schrauber, mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung vorgeschlagen. In einem Getriebe der Handwerkzeugmaschine enthaltene Bauteile können hierbei vorteilhaft vor hohem Verschleiß geschützt werden, und es kann eine lange Lebensdauer der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 2 die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschinenvorrichtung in einem teilweise geöffneten Getriebegehäuse in einer schematischen Darstellung,
  • 3 die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschinenvorrichtung in dem geschlossenen Getriebegehäuse in einer schematischen Darstellung und
  • 4 eine Elektronikeinheit der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • 1 zeigt eine als Akku-Schrauber 36 ausgebildete Handwerkzeugmaschine 38 mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Der Akku-Schrauber 36 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 40, das die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10, eine Getriebeeinheit 42 und eine Motoreinheit 44 des Akku-Schraubers 36 umgibt. Ferner umfasst der Akku-Schrauber 36 eine Werkzeugaufnahme 46, in die ein Werkzeug (hier nicht näher dargestellt) einsetzbar ist. Eine Haupterstreckungsrichtung 48 des Akku-Schraubers 36 erstreckt sich von der Motoreinheit 44 in Richtung der Werkzeugaufnahme 46. Am Gehäuse 40 ist im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 48 ein Haupthandgriff 50 angeordnet, welcher zur Führung des Akku-Schraubers 36 durch einen Bediener vorgesehen ist. Der Haupthandgriff 50 ist einstückig mit dem Gehäuse 40 ausgebildet. Am Haupthandgriff 50 ist eine als Akku-Pack 52 ausgebildete Batterieeinheit 54 mittels einer Rastverbindung befestigt und elektrisch mit dem Akku-Schrauber 36, insbesondere mit der Motoreinheit 44, verbunden.
  • Des Weiteren umfasst der Akku-Schrauber 36 eine Eingabeeinheit 56, mittels welcher ein im Betrieb des Akku-Schraubers 36 maximal übertragbares Grenzdrehmoment von dem Bediener einstellbar ist. Die Eingabeeinheit 56 ist hierbei elektronisch mit der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Eingabeeinheit 56 als manueller Stellring 58 ausgebildet. Es ist jedoch denkbar, die Eingabeeinheit 56 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise auszubilden, wie beispielsweise als elektronische Eingabeeinheit mit Tasten und/oder mit einem Drehregler. Das Grenzdrehmoment kann beispielsweise im Betrieb des Akku-Schraubers 36 eine vom Bediener gewünschte Einschraubtiefe einer Schraube in ein Werkstück ermöglichen. Hierzu werden während des Betriebs des Akku-Schraubers 36 erzeugte Drehmomente erfasst. Sobald das erfasste Drehmoment das vom Bediener eingestellte Grenzdrehmoment übersteigt, wird eine Übertragung des Drehmoments unterbrochen.
  • 2 zeigt die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 in einem teilweise geöffneten Getriebegehäuse 18 in einer schematischen Darstellung. Die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 ist zur Erfassung des Drehmoments vorgesehen. Hierzu umfasst die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 eine Sensoreinheit 12, die dazu vorgesehen ist, eine Verformungskenngröße zu erfassen. Prinzipiell ist eine Ausbildung der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 mit mehr als einer Sensoreinheit 12 in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung jederzeit denkbar. Bei einem Betrieb des Akku-Schraubers 36 wird das Drehmoment mittels der Motoreinheit 44 erzeugt und über die Getriebeeinheit 42 und eine Getriebeausgangswelle 60 an die Werkzeugaufnahme 46 übertragen. Die Werkzeugaufnahme 46 überträgt das erzeugte Drehmoment an das Werkzeug, welches anhand des Drehmoments eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse 62 der Getriebeausgangswelle 60 ausführt. Hierbei werden entsprechende Reaktionskräfte und/oder Reaktionsdrehmomente an Bauteile der Getriebeeinheit 42 übertragen, die sich aufgrund der Reaktionskräfte und/oder Reaktionsdrehmomente im Wesentlichen elastisch, geringfügig verformen, jedoch eine Funktionsweise des Akku-Schraubers 36 weiterhin gewährleisten.
  • Im Betrieb des Akku-Schraubers 36 besteht ein Zusammenhang zwischen einer Größe und/oder einer Art der Verformung und dem die Verformung hervorrufenden Drehmoment. Dieser Zusammenhang ermöglicht es, das Drehmoment einer Verformungskenngröße, wie einer Längenänderung, zuzuordnen und anhand der Längenänderung ein momentan wirkendes, der Längenänderung entsprechendes Drehmoment zu ermitteln und/oder zu erfassen. Hierzu weist die Sensoreinheit 12 zwei Sensorelemente 14 auf, deren elektrische Widerstandswerte abhängig von einer Verformung sind. Die zwei Sensorelemente 14 der Sensoreinheit 12 sind als Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 ausgebildet, so dass bereits geringe Verformungen erfasst werden können.
  • Des Weiteren weist die Sensoreinheit 12 ein Verformungselement 22 auf, an dem die zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 angeordnet sind. Hierbei ist das Verformungselement 22 als Dehnbalken 64 ausgebildet. Die zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 sind durch eine Klebeverbindung mit dem Dehnbalken 64 verbunden. Es ist jedoch denkbar, die Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise zu verbinden. Je nach Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 kann es vorteilhaft sein, mehr als zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 an dem Dehnbalken 64 anzuordnen, so dass eine sinnvolle Erfassung von Verformungen, insbesondere von Längenänderungen, des Dehnbalkens 64 erreicht werden kann.
  • Die als Planetengetriebe 66 ausgebildete Getriebeeinheit 42 des Akku-Schraubers 36 ist in dem Getriebegehäuse 18 angeordnet, das von der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 umfasst ist. Das Getriebegehäuse 18 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, wobei eine kreisförmige Ausnehmung 68 entlang der Rotationsachse 62 durch das Getriebegehäuse 18 verläuft. In dieser kreisförmigen Ausnehmung 68 ist das Planetengetriebe 66 angeordnet. Das Getriebegehäuse 18 umgibt hierbei das Planetengetriebe 66 entlang einer Rotationsrichtung 70 der Getriebeausgangswelle 60. Es ist jedoch denkbar, das Getriebegehäuse 18 in einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Form auszuführen, so dass die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 uneingeschränkt in ihrer Funktion ist.
  • Ferner weist das Getriebegehäuse 18 eine Lagerstelle 20 zur Aufnahme des Dehnbalkens 64 der Sensoreinheit 12 auf. Die Lagerstelle 20 ist zumindest teilweise von zwei Fortsätzen 72 des Getriebegehäuses 18 gebildet. Es ist jedoch denkbar, mehr als zwei Fortsätze 72 an dem Getriebegehäuse 18 vorzusehen. Hierbei weisen die Fortsätze 72 jeweils eine Querschnittsfläche 86 auf, die senkrecht zur Rotationsachse 62 verläuft. Die Querschnittsfläche 86 wird durch eine erste und eine zweite Seite 88, 90, die senkrecht zueinander angeordnet sind, und einen Teilkreisbogen 92 begrenzt, wobei voneinander abgewandte Endbereiche der beiden Seiten mittels des Teilkreisbogens 92 verbunden sind. Die erste und die zweite Seite 88, 90 bilden eine Außenseite des Getriebegehäuses 18. Zudem sind die ersten Seiten 88 der Querschnittsflächen 86 der Fortsätze 72 an sich gegenüberliegenden Seiten des Getriebegehäuses 18 parallel zueinander angeordnet. Die sich gegenüberliegenden ersten Seiten 88 der Querschnittsflächen 86 verlaufen jeweils parallel zu einer Tangentialrichtung 74 des zylinderförmigen Getriebegehäuses 18. Hierbei erstreckt sich die Lagerstelle 20 im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 62 der Getriebeausgangswelle 60 und im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Seiten 88 der Querschnittsfläche 86 der Fortsätze 72. Ferner ist die Lagerstelle 20 an einer Außenseite des Getriebegehäuses 18 angeordnet. Die Lagerstelle 20 weist zwei Teilbereiche 24, 26 auf, die mittels einer Ausnehmung räumlich entlang einer Erstreckung der zweiten Seite 90 der Querschnittsfläche 86 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Ausnehmung erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 62 und jeweils parallel zu den ersten Seiten 88 der Querschnittsflächen 86 (2 und 3).
  • Es ist jedoch denkbar, die Lagerstelle 20 in Ausnehmungen in den Fortsätzen 72 anzuordnen, so dass die Lagerstelle 20 innerhalb einer maximalen Abmessung des zylinderförmigen Getriebegehäuses 18 angeordnet wäre. Ferner könnten die Ausnehmungen im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 62 der Getriebeausgangswelle 60 und im Wesentlichen senkrecht zu beiden Fortsätzen 72 verlaufen. Die Ausnehmungen könnten derart ausgebildet sein, dass zumindest jeweils ein Randbereich des Dehnbalkens 64 in der entsprechenden Ausnehmung aufgenommen wird (hier nicht näher dargestellt).
  • Der Dehnbalken 64 ist außerhalb der maximalen Abmessung, insbesondere einer maximalen Radialabmessung, des zylinderförmigen Getriebegehäuses 18 an der Außenseite des Getriebegehäuses 18 angeordnet und mittels zwei Schrauben (hier nicht näher dargestellt) mit der Lagerstelle 20 verbunden. Der Dehnbalken 64 ist hierbei jeweils mit einer Schraube mit jeweils einem der Teilbereiche 24, 26 verbunden. Die maximale Abmessung des Getriebegehäuses 18 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 62 der Getriebeausgangswelle 60. Ferner umfasst die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 ein Getriebeelement 28 und ein Übertragungselement 30, das zur Übertragung der Drehmomentkenngröße auf den Dehnbalken 64 der Sensoreinheit 12 mit dem Getriebeelement 28 in Wirkverbindung steht. Das Getriebeelement 28 ist als Hohlrad 32 ausgebildet. Das Übertragungselement 30 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und umgibt das Hohlrad 32 entlang der Rotationsrichtung 70 der Getriebeausgangswelle 60. Zudem ist das Übertragungselement 30 durch ein Pressverfahren fest mit dem Hohlrad 32 verbunden. Es ist jedoch denkbar, das Übertragungselement 30 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise mit dem Hohlrad 32 zu verbinden, wie beispielsweise mittels einer Verzahnung. In einer alternativen Ausgestaltung der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 ist es jedoch denkbar, das Übertragungselement 30 einstückig mit dem Hohlrad 32 auszubilden, so dass das Hohlrad 32 in direkter Wirkverbindung mit dem Dehnbalken 64 stehen würde.
  • In einem Innenbereich 76 des Hohlrads 32 wälzen sich mehrere Planetenräder (hier nicht näher dargestellt) ab und treiben somit die Getriebeausgangswelle 60 mittels eines erzeugten Drehmoments an. Die Funktionsweise des Planetengetriebes 66 entspricht einer dem Fachmann bereits bekannten Funktionsweise. Die im Planetengetriebe 66 erzeugten Drehmomente erzeugen nach dem Prinzip „actio = reactio” an dem Hohlrad 32 Reaktionskräfte und/oder Reaktionsdrehmomente. Mittels der Wirkverbin dung zwischen dem Übertragungselement 30 und dem Hohlrad 32 können diese Reaktionskräfte und/oder Reaktionsdrehmomente von dem Hohlrad 32 auf das Übertragungselement 30 übertragen werden. Das Übertragungselement 30 und das Hohlrad 32 werden durch die Reaktionskräfte und/oder Reaktionsmomente entlang der Rotationsrichtung 70 im Getriebegehäuse 18 bewegt. Die Reaktionskräfte und/oder die Reaktionsdrehmomente erzeugen hierbei die Drehmomentkenngröße, die von einer Kenngröße einer Kraft gebildet ist, wobei die Kraft von dem Übertragungselement 30 an den Dehnbalken 64 übertragen wird. Die Drehmomentkenngröße, insbesondere die durch die Reaktionskräfte und/oder Reaktionsdrehmomente erzeugte Kraft, wirkt im Wesentlichen parallel zu einer mittels einer Krafteinwirkung resultierenden Längenausdehnung des Dehnbalkens 64.
  • Zur Übertragung der Drehmomentkenngröße, insbesondere der Kraft, auf den Dehnbalken 64 weist das Übertragungselement 30 einen Radialfortsatz 78 auf, der im Wesentlichen parallel zu den zwei Fortsätzen 72 des Getriebegehäuses 18 und im Wesentlichen parallel zu einer Radialrichtung des ringförmigen Übertragungselements 30 verläuft. Hierbei ist der Radialfortsatz 78 einstückig mit dem Übertragungselement 30 ausgebildet. Der Radialfortsatz 78 ist mittels einer Schraubverbindung (hier nicht näher dargestellt) mit dem Dehnbalken 64 verbunden. Ferner ist der Radialfortsatz 78 räumlich mit Spiel zwischen den zwei Teilbereichen 24, 26 der Lagerstelle 20 angeordnet, so dass der Radialfortsatz 78 eine Bewegungsfreiheit entlang der Rotationsrichtung 70 zwischen den Teilbereichen 24, 26 aufweist. Die Bewegungsfreiheit wird im Wesentlichen durch die Ausnehmung zwischen den Teilbereichen 24, 26, einer Breite des Radialfortsatzes 78 und der Schraubverbindung zwischen dem Radialfortsatz 78 und dem Dehnbalken 64 begrenzt. Die Breite des Radialfortsatzes 78 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu den zweiten Seiten 90 der Querschnittsflächen 86 der Fortsätze 72.
  • Der Radialfortsatz 78 wird mittels einer durch die Reaktionskräfte und/oder Reaktionsmomente hervorgerufene Bewegung des Übertragungselements 30 und des Hohlrads 32 entlang der Rotationsrichtung 70 ebenfalls entlang der Rotationsrichtung 70 bewegt. Hierbei entsteht mittels der Schraubverbindung zwischen dem Radialfortsatz 78 und dem Dehnbalken 64 ein Kraftfluss zwischen dem Radialfortsatz 78 und dem Dehnbalken 64. Der Dehnbalken 64 wird anhand der durch den Kraftfluss übertragenen Kraft gedehnt und/oder gestaucht. Die übertragene Kraft bildet somit die Drehmomentkenngröße, die eine als Längenänderung ausgebildete Verformung des Dehnbalkens 64 bewirkt. Diese Längenänderung wird als Verformungskenngröße des Dehnbalkens 64 mittels der zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 erfasst. Hierbei ändert sich der Widerstandswert der zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 in Abhängigkeit der Längenänderung des Dehnbalkens 64.
  • Des Weiteren umfasst die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 eine Elektronikeinheit 34, die dazu vorgesehen ist, erfasste Daten der Sensoreinheit 12 auszuwerten. Die Elektronikeinheit 34 wertet im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 38 die mittels der zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 erfasste Längenänderung des Dehnbalkens 64 aus. Hierzu wird mittels einer Recheneinheit 80 der Elektronikeinheit 34 die Änderung des Widerstandswerts der zwei Dehnungsmessstreifen (DMS) 16 ausgewertet und anhand eines Vergleichswerts einem entsprechenden Drehmoment zugeordnet. Die Vergleichswerte sind hierbei in einem Speichermittel 82 der Elektronikeinheit 34 hinterlegt bzw. gespeichert, auf den die Recheneinheit 80 permanent während des Betriebs des Akku-Schraubers 36 zugreift, so dass ein erfasstes Drehmoment kontinuierlich mit den gespeicherten Vergleichswerten verglichen wird (4).
  • Die Elektronikeinheit 34 der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 10 ist elektronisch mit einer Steuereinheit 84 des Akku-Schraubers 36 verbunden, so dass zwischen der Elektronikeinheit 34 und der Steuereinheit 84 ein Austausch von Daten und/oder Befehlen stattfinden kann. Wird anhand der Auswertung ein Drehmoment ermittelt, welches das vom Bediener eingestellte Grenzdrehmoment übersteigt, wird mittels des Austauschs von Daten und/oder Befehlen eine Stromzufuhr der Motoreinheit 44 während des Betriebs des Akku-Schraubers 36 selbsttätig durch die Steuereinheit 84 unterbrochen, so dass eine Übertragung eines Drehmoments ebenfalls unterbrochen ist und/oder reduziert wird.

Claims (11)

  1. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung zur Erfassung eines Drehmoments, mit zumindest einer Sensoreinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12) dazu vorgesehen ist, eine Verformungskenngröße zu erfassen.
  2. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12) zumindest ein Sensorelement (14) aufweist, dessen elektrischer Widerstandswert abhängig von einer Verformung ist.
  3. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12) zumindest ein Sensorelement (14) aufweist, das als Dehnungsmessstreifen (DMS) (16) ausgebildet ist.
  4. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Getriebegehäuse (18) mit einer Lagerstelle (20) zur Aufnahme eines Verformungselements (22) der Sensoreinheit (12).
  5. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12) zumindest ein Verformungselement (22) aufweist, an dem zumindest ein Sensorelement (14) angeordnet ist.
  6. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Getriebeelement (28) und ein Übertragungselement (30), das zur Übertragung einer Drehmomentkenngröße auf ein Verformungselement (22) der Sensoreinheit (12) mit dem Getriebeelement (28) in Wirkverbindung steht.
  7. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (30) einen Radialfortsatz (78) aufweist, der dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kraft auf das Verformungselement (22) zu übertragen.
  8. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung zumindest nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeelement (28) als Hohlrad (32) ausgebildet ist.
  9. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung zumindest nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (30) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.
  10. Handwerkzeugmaschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Elektronikeinheit (34), die dazu vorgesehen ist, erfasste Daten der zumindest einen Sensoreinheit (12) auszuwerten.
  11. Handwerkzeugmaschine, insbesondere Akku-Schrauber (36), mit einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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