DE2020503C3

DE2020503C3 - Steuereinrichtung für ein drehmomenterzeugendes motorkraftgetriebenes Werkzeug

Info

Publication number: DE2020503C3
Application number: DE2020503A
Authority: DE
Inventors: Charles D. Fish; Ronald B. Schildt
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1969-07-02
Filing date: 1970-04-27
Publication date: 1974-01-10
Also published as: SE374685C; GB1279697A; DE2020503B2; BE744710A; ZA698483B; SE374685B; US3596718A; DE2020503A1; FR2056119A5

Description

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, 40 dieser Zeichnung zeigt

dadurch gekennzeichnet, daß der das elektroma-' Fig. 1 eine zum Teil im Schnitt dargestellte gnetische Feld beeinflussende Teil/50) des Dif- Längsansicht eines motorgetriebenen Werkzeuges ferentialtransformators eine starre Verbindung des mit elektromechanischen! Energieumwandler und
Werkzeugmotors (16) über ein Untersetzungsr^- F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Drehtriebe (20) mit dem Werkstückhalter (60) bildet. 45 momentcn-, Steuer- und Überwachungseinrichtung

gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein an sich bekanntes, von einem Motor angetriebenes Werkzeug 10 dargestellt, mit

dessen Hilfe ein Drehmoment erzeugt wird und das

50 zum Festziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungselementen dient. Das Werkzeug 10 arbeitet mit Druckluft, jedoch können auch elektrischer Strom

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für oder eine Druckflüssigkeit für den Antrieb benutzt ein drehmomenterzeugendes, motorkraftgetriebenes werden. Das in F i g. 1 dargestellte Werkzeug ist auf Werkzeug, insbesondere einen Drehschrauber, das 55 einem Gestell 12 befestigt, so daß mehrere, in g!eiein vorher festgelegtes Drehmoment auf ein Werk- eher Weise angebrachte Werkzeuge eine Vielfachanstück überträgt und ein Absperrventil zum Sperren Ordnung bilden, wie es allgemein bei der Verwender Energiezufuhr zum Werkzeugmotor umfaßt. dung derartiger Vorrichtungen zum Festziehen von

Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art Bcfestigungselementen üblich ist.
ist zwischen dem Werkzeugmotor und dem Werk- 60 Das Werkzeug 10 weist ein Gehäuse 14 auf, in stück eine Einrichtung angeordnet, die beim Errei- dem ein Motor 16 mit einer Druckkammer und einer chen eines Drehmomentes tordiert wird und dabei in an sich bekannten Turbine angeordnet ist. Der Moeincm pneumatischen Steuergerät den Druck in einer tor 16 umfaßt einen Motorteil 18, der drehbar mit Steuerkammer ansteigen läßt, wodurch wiederum die Antriebsteilen verbunden ist, zu denen ein in einem Energiezufuhr zum Werkzeugmotor gesperrt wird 65 Gehäusezwischenteil 22 angeordnetes Getriebe 20 (USA.-Patentschrift 2 867 1 17). Bei dieser bekannten gehört. Der Motor 16 erhält Druckluft von einem Hinrichtung wirkt weder die durch Tordieren be- nicht dargestellten Drucklufterzeuger über eine Verwirkte Steuerung noch die Anzeige des Druckes so sorgungsleitung 24 und durch ein von einem Schalt-

eine bei einer bestimmten Impulsstärke auslösende Anordnung-79 aufweist. Der Trennschalter 78 verbindet die Stromquelle 70 mit dem einen Schaltmagneten steuernden Schaller 80, wenn er einen Impuls vorbestimmter Größe von dem Drehmomentenfühler erhalten hat. Der Schalter 80 wiederum verbindet nach Erhalt eines elektrischen Impulses die Stromquelle 72 mit dem Schaltmagnet des Ventils 26 und gibt einen elektrischen Impuls an den Schalter 82. Das von dem Schaltmagneten gesteuerte Ventil 26, von dem bereits oben die Rede war, kann zwei Stellungen α und b einnehmen.

Der Schalter 82 ist normalerweise geschlossen und nach dem Umschalten des Schalters 80 empfängt er von diesem einen Impuls und leitet ihn an ein Anzeigegerät mit einer grün aufleuchtenden Lampe 84 weiter. Der über den Schalter 82 laufende Impuls wird ferner von einem in F i g. 2 als Block 86 dargestellten Registriergerät aufgezeichnet. Dieses Gerät kann eines der an sich bekannten Registriergeräte sein, die einen elektrischen Impuls elektrisch, grafisch, durch Drucken oder mit Hilfe eines Lochstreifens aufzeichnen.

Der Ausgangsimpuls des Diehmomenten-Fühlers 76 geht ferner zu einem einstellbaren Drehmomentüberlast-Schalter 88, der eine bei einer bestimmten Impulsstärke auslösende Anordnung 90 aufweist. Der Trennschalter 88 ist in den Stromkreis eines zweiten Anzeigegerätes geschaltet und verbindet dieses mit der Stromquelle 70. Das zweite Anzeigegerät weist eine rot aufleuchtende Lampe, 92 auf, die bei Erhalt eines elektrischen Impulses aufleuchtet, dessen Intensität größer ist als die desjenigen Impulses, der Trennschalter 78 steuert. Der Ausgangsimpuls des Drehmomentüberlast-Schalters öffnet auch den Schalter 82 für die grüne Lampe und wird mit Hilfe des Registriergerätes 86 aufgezeichnet. Ein von Hand umschaltbarer Schalter 94 ist zwischen der Stromquelle 70 und dem Drehmomentenübcrlast-Schalter 88 zum Öffnen des dazwischenliegenden Stromkreises und zum Abschalten des Anzeigegerätes 92 angeordnet. Die gesamte Drehmomentensteuer- und Überwachungseinrichtung umfaßt ferner ein von der Bedienungsperson gesteuertes Ventil 96, das zwei Stellungen einnehmen kann und in der Stellung b die Zufuhr von Druckluft von der in der Zeichnung nicht dargestellten Drucklufterzeugeranlage zu dem magnetgesteuerten Absperrventil 26 unterbricht und die Leitung 24 entlüftet. Wenn die Bedienungsperson das Ventil 96 in die Stellung α umschaltet, wird das Ventil 26 mit Druckluft beaufschlagt.

Ein Arbeitsgang der in F i g. 2 dargestellten Einrichtung zum Festziehen eines mit Gewinde versehenen Befestigungselementes beginnt damit, daß das Ventil 96 in die Stellung α gebracht und somit das Werkzeug 10 über das sich in der Stellung b befindliche Ventil 26 Druckluft erhält. Druckluft aus der Leitung 24 schließt ferner den Druckschalter 74, so daß ein Impuls von der Stromquelle 70 die Stromquelle 72 einschaltet. Wenn das Werkzeug sodann ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement festzieht, wird vom Antriebselement 50 (Fig. 1 infolge des von ihm übertragenen Drehmomentes ein diesem proportionaler elektrischer Impuls erzeugt, der mit Hilfe des Drchmomcntenfühlers Stromkreises 76 verstärkt wird. Wenn der vom Drchmomentenfühlcr zum Trennschalter 78 gehende Impuls den vorgegebenen Wert erreicht, der vom vorher festgelegten, auf das Befestigungselement ausgeübten maximaler Drehmoment entspricht, so wird der Schalter 80 vor einem Impuls des Trennschalters 78 betätigt. Übei den Schalter 80 fließt nunmehr Strom von der Stromquelle 72 zu dem Schaltmagneten des Ventils 26 unc bewegt dieses in die Stellung«. In der Stellung«: sperrt das Ventil 26 die Druckluftversorgung zurr Werkzeug und gibt zugleich den Motoreinlaßkanal 98 frei. Eine rasche Freigabe des Motoreinlaßkanals

ίο ist wichtig, damit nicht ein sich aus der restlichen, sich zwischen Ventil 26 und Motoreinlaß befindlichen Druckluft ergebendes, zu großes Drehmoment entsteht. Beim Einschalten des Schalters80 gehtauch ein Impuls durch den Schalter 82, um das Anzeigegeis rät 84 mit der grünen Lampe einzuschalten und um die zufriedenstellende Beendigung des Arbeitsganges mit Hilfe des Registriergerätes aufzuzeichnen. Die Bedienungsperson löst nach Kenntnis des abgeschlossenen Arbeitsganges den Bedienungshebel des

Ventils 96, so daß sich dieser in die Stellung b bewegen kann, in der das Ventil die Druckluftversorgung zur Leitung 24 absperrt und diese entlüftet. Das Entlüften der Leitung 24 hat ein öffnen des Druckschalters 74 zur Folge, der wiederum die, Stromquelle 72

abschaltet und das Umschalten des Ventils 26 in die Stellung/? bewirkt. Der Auslöseschalter 78 und der Schalter 80 gehen entsprechend, daß sie keine weiteren Impulse erhalten, in ihre Ausgangsstellung für einen neuen Arbeitsgang zurück.

Falls das von dem Energieumformer übertragene Drehmoment infolge ungenügenden Luftdruckes oder weil das Gewinde des Befestigungselementes abgeschert ist, keinen proportionalen Impuls von ausreichender Größe zum Schalten des Trennschalter 78 zu erzeugen vermag, so gibt dieser Schalter 78 dem Schalter 80 keinen Impuls zum Schließen. Auch das grüne Licht leuchtet nicht auf und die Bcdic nungsperson und das Registriergerät erhalten keim-Anzeige von einer befriedigenden Beendigung des

Arbeitsganges.

Die in F i g. 2 dargestellte Steuer- und VJbcrw.i chnugseinrichtung zeigt auch an, falls das Befcsi gungselement von dem Werkzeug 10 mit einem ?u großen Drehmoment abgezogen wird. Falls das

Werkzeug bei dem vorher festgesetzten Drehmoment bei dem der Auslöseschalter 78 umschaltet, nicht ab geschaltet werden sollte, wird in proportional gm ßerer Impuls von dem Drehmomentenüberlasi Schalter 88 aufgenommen, bei einer genau festgelcj.'

ten Impulsstärke schließt er die Stromquelle 70 mn dem die rote Lampe enthaltenden Anzeigegerät 92 und dem Registriergerät 86 kurz, damit das zu große Drehmoment angezeigt und aufgezeichnet wird. Dci Impuls von dem Drehmomentenüberlast-Schaltcr 88

öffnet zugleich den Schalter 82 für die grüne Lampe, damit das Anzeigegerät 84 nicht einen zufriedenste] lende beendigten Arbeitsgang anzeigt.

Der Stromkreis zwischen dem Drehmomenten überlast-Schalter 88 und dem Anzeigegerät 92 bleibt

außerdem so lange geschlossen, bis er mit Hilfe des Schalter 94 wieder geöffnet wird.

Wie aus dem Gesagten hervorgeht, läßt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung mit großci Genauigkeit das durch ein motorgetriebenes Wcrk-

zeug auf ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement ausgeübt maximale Drehmoment steuern und überwachen. Obgleich die Erfindung hier für ein mit einer einzigen oder mit mehreren Wellen versehe

nes Werkzeug zum Festziehen von, mit Gewinde versehenen Befestigungselementen beschrieben ist, läßt sie sich in abgeänderter Form auch zur Überwachung des von Bohrmaschinen oder ähnlichen Vorrichtungen mit einer einzigen oder mit mehreren Wellen er-

zeugten Drehmomentes benutzen. Femer gehören die in dem Blockschaltbild der F i g. 2 dargestellten Elemente zum Stand der Technik und können abgewandelt werden, um verschiedene Überwachunesfunklionen zu erfüllen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

genau und läßt sich nicht so oft und wiederholt verPatentansprüche: wenden, wie dies bei sehr präzis arbeitenden Werkzeugen im allgemeinen gefordert wird. Darüber πιπί. Steuereinrichtung für ein drehmomenterzeu- aus spricht die bekannte Einrichtung nicht direkt auf gendes motorkraftgetriebenes Werkzeug, insbe- 5 das Drehmoment an, das von dem ein Werkstück sondere Drehschrauber, das ein vorher festgeleg- haltenden Teil übertragen wird. Darüber hinaus kann tcs Drehmoment auf ein Werkstück überträgt und bei der bekannten Einrichtung das Überwachen des ein Absperrventil zum Sperren der Energiezufuhr Drehmomentes nicht das Versagen eines Werkzeuges zum Werkzeugmotor umfaßt, gekennzeich- beim Arbeiten innerhalb eines vorbestimmten ToIe-net durch einen zwischen dem Werkzeugmo- io ranzbereiches anzeigen.

tor (16) und dem Werkstück (62) angeoidneten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanischen Energieumwandler (50. 64), Steuereinrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, dessen Impulsstärke proportional zu dem durch die direkt das Drehmoment ermittelt, das vom Motor den Werkzeugmotor auf das Werkstück ausge- des Werkzeuges auf das Werkstück übertragen wird übte Drehmoment ist, und durch einen Steuer- 15 und die beim Erreichen eines vorbestimmten Dreh-(76, 78, SO) und Überwachungseinheiten (88) momentes die Energiezufuhr zum Werkzeug abumfassenden Steuerkreis zum Aufnehmen ciss sperrt.

elektrischen Impulses des elektromechanischen Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst

Energieumwandlers, wobei dieser Impuls beim durch einen zwischen dem Werkzeugmotor und dem

Erreichen einer vorher festgelegten Impulsstärke 10 Werkstück angeordneten elektromechanischen Ener-

das Absperrventil (26) schließt. gieumwandler, dessen Impulsstärke proportional zu
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch dem durch den Werkzeugmotor auf das Werkstück gekennzeichnet, daß der elektromechanische ausgeübten Drehmoment ist, und durch einen Steuer-Enei gieumwandler ein linear veränderlicher Dif- und Überwachungseinheiten umfassenden Steuerkreis ferentialtransformator ist. 25 zum Aufnehmen des elektrischen Impulses des elek-
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, tromechanischen Energieumwandlers, wobei dieser dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis Impuls be>m Erreichen einer vorher festgelegten Imeine das Schließen des Absperrventils (26) anzei- pulsstärke das Absperrventil schließt. Durch den gende Einrichtung (82, 84) geschaltet ist. zwischen Motor und Werkstück geschalteten elektro-
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, 30 mechanischen Energieumwandler in Verbindung mit dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungs- dem Sleuerkreis wird eine Abschaltpräzision erreicht, einheilen des Steuerkreises einen Überlasttrenn- die es ermöglicht, ein vorher eingestelltes Drehmoschalter (88) und eine das Überschreiten des vor- ment über einen längeren Zeitraum auf eine große her festgelegten Drehmomentes anzeigende Ein- Anzahl von Werkstücken auszuüben, ohne daß Abrichtung (92) umfassen. 35 weichungen dabei auftreten.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindadurch gekennzeichnet, daß in die Stromkreise dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet,
der Anzeigeein richtungen (84, 92) ein Registrier- Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen gerät (86) eingeschaltet ist. Steuereinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. In

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, 40 dieser Zeichnung zeigt

dadurch gekennzeichnet, daß der das elektroma- Fig. I eine zum Teil im Schnitt dargestellte gnetische Feld beeinflussende Teil (50) des Dif- Längsansicht eines motorgetriebenen Werkzeuges ferentialtransformators eine starre Verbindung des mit elektromechanischen! Energieumwandler und
Werkzeugmotors (16) über ein Untersetzungsge- Fig.2 eine schematische Darstellung einer Drehtriebe (20) mit dem Werkstückhalter (60) bildet. 45 momenten-, Steuer- und überwachungseinrichtung

gemäß der Erfindung.

In F i g. I ist ein an sich bekanntes, von einem Motor angetriebenes Werkzeug 10 dargestellt, mit

dessen Hilfe ein Drehmoment erzeugt wird und das

50 zum Festziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungselementen dient. Das Werkzeug 10 arbeitet mit Druckluft, jedoch können auch elektrischer Strom

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für oder eine Druckflüssigkeit für den Antrieb benutzt ein drehmomenterzeugendes, motorkraftgetriebenes werden. Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug ist auf Werkzeug, insbesondere einen Drehschrauber, das 55 einem Gestell 12 befestigt, so daß mehrere, in gleiein vorher festgelegtes Drehmoment auf ein Werk- eher Weise angebrachte Werkzeuge eine Vielfachanstück überträgt und ein Absperrventil zum Sperren Ordnung bilden, wie es allgemein bei der Verwender Energiezufuhr zum Werkzeugmotor umfaßt. dung derartiger Vorrichtungen zum Festziehen von

Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art Befestigungselementen üblich ist.
ist zwischen dem Werkzeugmotor und dem Werk- 60 Das Werkzeug 10 weist ein Gehäuse 14 auf, in stück eine Einrichtung angeordnet, die beim Errei- dem ein Motor 16 mit einer Druckkammer und einer chen eines Drehmomentes tordiert wird und dabei in an sich bekannten Turbine angeordnet ist. Der Moeinem pneumatischen Steuergerät den Druck in einer tor 16 umfaßt einen Motorteil 18, der drehbar mit Steuerkammer ansteigen läßt, wodurch wiederum die Antriebsteilen verbunden ist, zu denen ein in einem Energiezufuhr zum Werkzeugmotor gesperrt wird 65 Gehäusezwischenteil 22 angeordnetes Getriebe 20 (USA.-Patentschrift 2 867 I 17). Bei dieser bekannten gehört. Der Motor 16 erhält Druckluft von einem Einrichtung wirkt weder die durch Tordieren be- nicht dargestellten Drucklufterzeuger über eine Verwirkte Steuerung noch die Anzeige des Druckes so sorgungsleitung 24 und durch ein von einem Schalt-

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genau und läßt sich nicht, so oft und wiederholt verPatentansprüche: wenden, wie dies bei sehr präzis arbeitenden Werkzeugen im allgemeinen gefordert wird Darüber hm-

1. Steuereinrichtung für ein drehmomenterzeu- aus spricht die bekannte Einrichtung nicht direkt auf gendes motorkraftgetriebenes Werkzeug, insbe- 5 das Drehmoment an, das von dem ein Werkstück sondere Drehschrauber, das ein vorher festgeleg- haltenden Teil übertragen wird. Darüber hinaus kann tes Drehmoment auf ein Werkstück überträgt und bei der bekannten Einrichtung das Überwachen des ein Absperrventil zum Sperren der Energiezufuhr Drehmomentes nicht das Versagen eines Werkzeuges zum Werkzeugmotor umfaßt, gekennzeich- beim Arbeiten innerhalb eines vorbestimmten ToIenet durch einen zwischen dem Werkzeugmo- io ranzbereiches anzeigen.

tor (16) und dem Werkstück (62) angeordneten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

elektromechanischen Energieumwandler (50, 64). Steuereinrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, dessen Impulsstärke proportional zu dem durch die direkt das Drehmoment ermittelt, das vom Motor den Werkzeugmotoi auf das Werkstück ausge- des Werkzeuges auf das Werkstück übertragen wird übte Drehmoment ist, und durch einen Steuer- 15 und die beim Erreichen eines vorbestimmten Dreh-(76, 78, 80) und Überwachungseinheiten (88) momentes die Energiezufuhr zum Werkzeug abumfassenden Steuerkreis zum Aufnehmen des sperrt.

elektrischen Impulses des elektromechanischen Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst

Energieumwandlers, wobei dieser Impuls beim durch einen zwischen dem Werkzeugmotor und dem Erreichen einer vorher festgelegten Impulsstärke ao Werkstück angeordneten elektromechanischen Enerdas Absperrventil (26) schließt. gieumwandler, dessen Impulsstärke proportional zu

2. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch dem durch den Werkzeugmotor auf das Werkstück gekennzeichnet, daß der elektromechanische ausgeübten Drehmoment ist, und durch einen Steuer-Energieumwandler ein linear veränderlicher Dif- und Überwachungseinbeiten umfassenden Steuerkreis ferentialtransformator ist. ' 25 zum Aufnehmen des elektrischen Impulses des elek-

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, tromechanischen Energieumwandlers, wobei dieser dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis Impuls beim Erreichen einer vorher festgelegten Imcine das Schließen des Absperrventils (26) anzei- pulsstärke das Absperrventil schließt. Durch den gende Einrichtung (82, 84) geschaltet ist. zwischen Motor und Werkstück geschalteten elektro-

4. Steuereinrichtung nach Anspruch I bis 3, 30 mechanischen Energieumwandler in Verbindung mit dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung»- dem Steuerkreis wird eine Abschaltpräzision erreicht, einhciten des Steuerkreises einen Überlasttrenn- die es ermöglicht, ein vorher eingestelltes Drehmoschalter (88) und eine das Überschreiten des vor- ment über einen längeren Zeitraum auf eine große her festgelegten Drehmomentes anzeigende Ein- Anzahl von Werkstücken auszuüben, ohne daß Abrichtung (92) umfassen. 35 weichungen dabei auftreten.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindadurch gekennzeichnet, daß in die Stromkreise dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet,
der Anzeigeeinrichtungen (84, 92) ein Registrier- Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen gerät (86) eingeschaltet ist. Steuereinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. In