DE19637934A1 - Winkelschrauber mit eingebautem Drehmomentgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Winkelschrauber mit eingebautem Drehmomentmeßgeber und mit einem Winkelkopf, der ein an­ triebseitiges, erstes Kegelrad und ein abtriebseitiges, zweites Kegelrad umfaßt, das eine mindestens zweifach gela­ gerte Spindel antreibt.

Derartige Winkelschrauber sind bekannt. Der Drehmomentmeßge­ ber bildet einen Bestandteil des Hauptkörpers des Winkel­ schraubers und erfaßt das Drehmoment der Motorwelle oder der Abtriebswelle des Getriebes. Diese Bauweise wurde von Gerad­ schraubern übernommen, weil sie sich dort auch für Ver­ schraubungen mit einer engen Toleranz des Anzugsdrehmomen­ tes, im Ergebnis also der Vorspannkraft der Verschraubung, bewährt hat.

Für Winkelschrauber trifft dies nicht zu. Wie diesseits festgestellt wurde, ist nämlich der Reibungswiderstand des Winkelgetriebes, der sich drehmomenterhöhend auswirkt und mithin eine größere als die tatsächliche Vorspannkraft vortäuscht, erheblichen Schwankungen unterworfen, und zwar sowohl von Exemplar zu Exemplar als auch im Laufe der Le­ bensdauer des Schraubers, abhängig von den Toleranzen, den verwendeten Werkstoffen, dem Einlaufverhalten sowie der Wartung und dem Verschleiß des Getriebes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Winkelschrauber der einleitend angegebenen Gattung die Meßgenauigkeit des Drehmomentmeßgeber zu erhöhen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Kegelrad, von der Abtriebseite gesehen, jenseits der Mittelachse des ersten Kegelrades sitzt, und daß der Drehmo­ mentmeßgeber zwischen dem zweiten Kegelrad und dem letzten Lager der Spindel angeordnet ist.

Infolge dieser Anordnung wird das Drehmoment der Spindel des Winkelkopfs gemessen, so daß sich der Reibungswiderstand des Kegelradgetriebes auf das Meßergebnis nicht auswirkt. Gleichzeitig wird durch die vom Bekannten abweichende Anord­ nung des zweiten Kegelrades erreicht, daß die Baulänge des Winkelkopfes sich nicht vergrößert.

Der Drehmomentmeßgeber kann grundsätzlich zwischen den üb­ licherweise zwei Lagern der Spindel angeordnet werden. Eine weitere Verkürzung der Baulänge des abtriebseitigen Teils des Winkelkopfes läßt sich dann erreichen, wenn das von der Antriebseite gesehen erste Lager der Spindel in dem der Ab­ triebseite gegenüberliegenden Stirndeckel des Winkelkopfs angeordnet wird (Anspruch 2).

Noch kompakter wird der Winkelkopf dann, wenn der Drehmo­ mentmeßgeber auf der Spindel etwa in Höhe des ersten Kegel­ rades angeordnet wird (Anspruch 3).

Bevorzugt findet für einen Winkelschrauber nach der Erfin­ dung ein Drehmomentmeßgeber Verwendung, der einen auf der Spindel angeordneten, mitrotierenden, induktiv gespeisten Meßwertsender umfaßt, der ein drehmomentproportionales Meßsignal drahtlos an einen gehäusefesten Meßempfänger überträgt (Anspruch 4).

Weitere Ausgestaltungen eines derartigen Drehmomentmeßgebers sind in den Ansprüchen 5 bis 8 angegeben.

In der Zeichnung ist der Winkelkopf eines Winkelschraubers nach der Erfindung in einer beispielweise gewählten Aus­ führungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie II- II in Fig. 1.

Der vorgeschlagene Winkelschrauber umfaßt wie üblich einen Hauptkörper, in dem der Antriebsmotor und das nachgeschal­ tete Getriebe angeordnet sind (nicht dargestellt). Der Motor kann ein Druckluftmotor oder ein Elektromotor sein. Bevor­ zugt wird wegen seiner exakten Steuerbarkeit ein bürstenlos kommutierter Gleichstrommotor, der üblicherweise als EC-Motor bezeichnet wird. Der Motor bzw. das Getriebe treibt ein erstes Kegelrad 1 an. Dieses kämmt mit einem zweiten Kegelrad 2, das auf der Spindel 3 des insgesamt mit 4 be­ zeichneten Winkelkopfes sitzt.

Die Spindel 3, die an ihrem abtriebseitigen Ende wie üblich zur lösbaren Befestigung eines Schraubwerkzeuges oder einer Werkzeugaufnahme augebildet ist, ist in dem Winkelkopf 4 über zwei Kugellager 5 und 6 gelagert. Das erste Lager 5 ist in dem Stirndeckel 7 des Winkelkopfes 4 angeordnet, das zweite Lager 6 befindet sich in dem abtriebseitigen Gehäuse­ teil des Winkelkopfes 4.

Das zweite Kegelrad 2 sitzt, von der Abtriebseite gesehen, jenseits der Mittelachse des ersten Kegelrades 1, unmittel­ bar im Anschluß an das erste Lager 5.

Den verbleibenden Raum im Inneren des Winkelkopfes nimmt ein berührungslos arbeitender Drehmomentmeßgeber ein. Dieser umfaßt im wesentlichen ein auf der Spindel 3 sitzendes und mit dieser mitrotierendes becherförmiges Gehäuse 10, das die angedeuteten Bauelemente einer elektronischen Schaltung umschließt, die die Ausgangssignale von Dehnungsmeßstreifen 11 verarbeitet, die fest auf der Spindel 3 angeordnet sind.

Die elektronische Schaltung erhält ihre Versorgungsspannung berührungslos über einen Übertrager, dessen Primärwicklung 12 gehäusefest ist, während die Sekundärwicklung 13 auf dem becherförmigen Gehäuse 10 sitzt. Die Ausgangssignale der elektronischen Schaltung speisen eine Anzahl (im Beispiel vier) Leuchtdioden 14, die in einen lichtleitenden Kunst­ stoffring 15 z. B. aus Acrylglas eingebettet sind. Die Leuchtdioden 14 werden mit einer Spannung (oder einem Strom) gespeist, die (der) entsprechend dem Meßergebnis freguenzmo­ duliert ist. Diese Anordnung bildet insgesamt einen Meßwert­ sender.

Als Empfänger dient ein gehäusefest angeordneter, licht­ empfindlicher Halbleiter 17, der das von dem Kunststoffring 15 abgestrahlte, normalerweise im Infraroten liegende, fre­ quenzmodulierte Lichtsignal in eine entsprechende Ausgangs­ spannung umsetzt, die über die angedeuteten Leiter 18 einer Meßwertempfängerschaltung zugeführt werden, die das fre­ quenzmodulierte Spannungssignal in ein proportionales Gleichspannungssignal umsetzt, das in bekannter Weise wei­ terverarbeitet wird und insbesondere den Schrauberantrieb steuern kann.

Claims (8)

1. Winkelschrauber mit eingebautem Drehmomentmeßgeber und mit einem Winkelkopf (4), der ein antriebsseitiges, erstes Kegelrad (1) und ein abtriebsseitiges, zweites Kegelrad (2) umfaßt, das eine mindestens zweifach ge­ lagerte Spindel (3) antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kegelrad (2) von der Abtriebsseite ge­ sehen, jenseits der Mittelachse des ersten Kegelrades (1) sitzt und daß der Drehmomentmeßgeber (10 bis 17) zwischen dem zweiten Kegelrad (2) und dem letzten La­ ger (6) der Spindel (3) angeordnet ist.

2. Winkelschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das von der Antriebsseite gesehen erste Lager (5) der Spindel (3) in dem der Abtriebsseite gegen­ überliegenden Stirndeckel (7) des Winkelkopfes (4) angeordnet ist.

3. Winkelschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Drehmomentmeßgeber (10 bis 17) auf der Spindel (3) etwa in Höhe des ersten Kegelrades (2) sitzt.

4. Winkelschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Drehmomentmeßgeber einen auf der Spindel (3) angeordneten, mitrotierenden, in­ duktiv gespeisten Meßwertsender (10 bis 15) umfaßt, der ein drehmomentproportionales Meßsignal drahtlos an einen gehäusefesten Meßempfänger überträgt.

5. Winkelschrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Meßwertsender auf der Spindel (3) ange­ ordnete Dehnungsmeßstreifen (11) sowie eine rotierende elektronische Schaltung umfaßt, die die Ausgangssig­ nale der Dehnungsmeßstreifen (11) in eine signalpro­ portional frequenzmodulierte Spannung umsetzt.

6. Winkelschrauber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektronische Schaltung in einem die Spindel (3) konzentrisch umschließenden, becherförmi­ gen Gehäuse (10) angeordnet ist.

7. Winkelschrauber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß konzentrisch zu dem becherförmigen Gehäuse (10) ein lichtleitender Kunststoffring (15) mit einer Anzahl gleichmäßig über seinen Umfang verteilten Leuchtdioden (14) angeordnet ist, die mit der fre­ quenzmodulierten Spannung gespeist werden, und daß der Meßwertempfänger einen fotoempfindlichen Halbleiter (17) umfaßt, der in dem Gehäuse des Winkelkopfs (4) in Höhe des Kunststoffrings angeordnet ist.

8. Winkelschrauber nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Meßwertempfänger das frequenzmodulierte optische Signal in ein proportiona­ les Gleichspannungssignal umsetzt.