DE2445457A1

DE2445457A1 - Schlagschraubmaschine, insbesondere fuer schienenbefestigungsschrauben

Info

Publication number: DE2445457A1
Application number: DE19742445457
Authority: DE
Inventors: Helmut Binder; Manfred Brunninger
Original assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Current assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Priority date: 1973-11-28
Filing date: 1974-09-24
Publication date: 1975-06-05
Also published as: ATA1000273A; HU171940B; FR2252176A1; DE2445457C2; ES432394A1; JPS5085996A; GB1476441A; CA1030370A; CH585816A5; DD117093A5; CS184773B2; FR2252176B1; AT326714B; IT1025956B

Description

A Io OO2/73

PATENTANWÄLTE 28.11.1973 Dr. rer. nat. DIETER LOUIS

Dipi.-Phys. CLAUS PÖHLAU "T)

Dipl.-lng. FRANZ LOHRENTZ ' 813 STAFlNBE R G

FERDINAND -MARIA-STR. 3 2445457

Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegeseilschaft m.b.H. in Wien

Schlagschraubmaschine, insbesondere für Schienenbefestigungsschrauben

Ing.Ha/Ing.Bg/Lei/AT

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Die Erfindung betrifft eine Schlagschraubmaschine, insbesondere für Schienenbefestigungsschrauben, mit einem Antriebsmotor sowie einem zwischen diesem und einem Schraubwerkzeug angeordneten Schlagwerk und einem mit dem Abtrieb des Schlagwerkes und dem Schraubwerkzeug verbundenen Übertragungsteil.

Es sind bereits Schlagschraubmaschxnen bekanntgeworden, bei welchen das Erreichen eines gewünschten Anzugsmomentes der Schraubenverbindungen durch eine zwischen dem Schlagwerk und dem Schraubwerkzeug angeordnete mechanische Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung überwacht wird.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wird die Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung durch Torsionsstäbe bzw. Reibungskupplungen gebildet, wobei der geeignete Torsionsstab bzw. die geeignete Einstellung der Reibungskupplung für den einzelnen Schraubfall durch Versuche ermittelt wird.

Bei einer anderen zum Stand der Technik zählenden Schlagschraubmaschine wird das Anzugsmoment auf Grund der Schlagreaktion überwacht. Diese Schlagreaktion steigert sich zu einem Wert, der dem eingestellten Drehmoment entspricht, worauf eine Ratschenvorrichtung anspricht, die ein selbsttätiges Beenden des Schraubvorganges hervorruft.

Bei allen diesen Vorrichtungen mit mechanischen Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen ist jedoch nachteilig, daß der Torsionsstab bzw. die Reibungskupplung oder die Ratschenvorrichtung einen Teil der Drehschlagenergie aufnimmt und daher bereits von Beginn der Tätigkeit des Schlagwerkes an - bei jedem Schlag - ein gewisser Energieverlust eintritt, so daß der Wirkungsgrad der Schraubvorrichtung herabgesetzt wird. Darüberhinaus ist· mit diesen Schlagschraubmaschxnen keine Ermittlung bzw. Feststellung der Größe des Anzugsmomentes während des Anziehvorganges möglich.

Ing.Ha/Ing. Bg/Lei

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d« device YalenYanmeWtfn* P^^ln^.fc Durch -^lae-^gterredcka^refa^- wurde weiters eine Schlagschraubmaschine bekannt, bei der das Anzugsmoment der Schraubenverbindung durch die Veränderung des Druckes und der Drehzahl des hydraulischen Antriebsmotors geregelt wird. Vorteilhaft gegenüber den Vorrichtungen, die nur mit einer mechanischen Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ausgestattet sind, ist hierbei, daß die Begrenzung des Anzugsmomentes keine Energieverluste zwischen Antriebsmotor und Schraubwerkzeug verursacht, und es treten auch bei längerem Einsatz der Maschine keine Veränderungen des vorgewählten Anzugsmomentes auf Grund von Abnützungserscheinungen, wie Materialermüdung bei Torsionsstäben oder Abnützung der Reibungskupplung, auf. Diese Art Schlagschraubmaschine hat sich beim Einsatz somit sehr bewährt. Eine wertmäßige Feststellung und eine Messung des Anzugsmomentes während des Schraubvorganges war aber auch mit dieser Schlagschraubmaschine noch nicht gegeben.

Die Aufgabe der Erfindung liegt somit darin, eine Schlagschraubmaschine dermaßen auszubilden, daß während eines Schraubvorganges ein kontinuierliches Messen bzw. wertmässiges Feststellen des Anzugsmomentes möglich ist. Darüberhinaus soll auch erreicht werden, daß der Schraubvorgang beim Erreichen eines vorgewählten Anzugsmomentes selbsttätig beendet wird.

Dies wird dadurch erreicht, daß auf dem Übertragungsteil mindestens ein Dehnmeßstreifen für die Ermittlung bzw. Überwachung des Anzugsmomentes einer Schraubenverbindung angeordnet ist, der mit einer Anzeige- und bzw. oder einer Steuervorrichtung zusammengeschaltet ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß das Anzugsmoment der Schraubenverbindung während des gesamten Schraubvorganges wertmäßig überwacht werden kann und solchermaßen eine exakte Steuerung des Schraubvorganges, z.B. ein automatisches Beenden, möglich ist. Die Einhaltung und wertmäßige Kontrolle eines gleichmäßigen Anzugsmomentes von 24-26 mkg ist insbesondere bei Schienenbefestigungsschrauben von Wichtig-

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keit, um eine gleichmäßige Übertragung der in den Schrauben auftretenden Kräfte, z.B. Schubkräfte durch Züge beim Bremsen und Anfahren, Wärmespannungen u.dgl., auf die Schwellen zu ermöglichen.

Darüberhinaus verursacht die Feststellung des Anzugsmomentes keinen Leistungsverlust, d.h. der Wirkungsgrad der Schraubvorrichtung wird nicht herabgesetzt und es treten beim Anziehvorgang keine Zeitverluste auf. Da auf Grund dieser neuen Ausbildung der Anzugsmomentüberwachungsvorrichtung zwischen Antrieb bzw.Schlagwerk und Werkzeug keine zusätzliche mechanische Vorrichtung erforderlich ist, kann die Kraftübertragung überdies vereinfacht und das Gewicht der Schraubmaschine herabgesetzt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß ohne mechanische Verstell- bzyi. Einstellvorgänge an der Maschine die Tätigkeit derselben auch bei unterschiedlich großen Anzugsmomenten exakt manuell bzw. selbsttätig beendet werden kann.

Zur selbsttätigen automatischen Beendigung bei Erreichung eines vorbestimmbaren Anzugsmomentes ist es weiters von Vorteil, daß die Steuervorrichtung einen Meßwertverstärker für die Signale des Dehnmeßstreifens aufweist, dem mindestens ein Schwellwertschalter mit einstellbarem Schwellwert sowie mindestens ein zwischen einer Kraftquelle und dem vorzugsweisen hydraulischen Antriebsmotor angeordnetes Steuerorgan, z. B. ein elektromagnetisches Ventil zum Unterbrechen der Tätigkeit und bzw. oder Bestimmen der Drehrichtung des Antriebsmotors nachgeschaltet ist, da dadurch ein Überdrehen und Bruch der Schraubverbindung hinreichend vermieden werden kann.

Bei den rauhen äußeren Einsatzbedingungen einer Schlagschraubmaschine ist es günstig, eine Spannungsquelle sowie den Meßwertverstärker über am Maschinengehäuse angeordnete Schleifer und zur gemeinsamen Rotation mit einer Meßwelle verbundene Schleifringe mit dem Dehnmeß-

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streifen zusammenzuschalten und weiters die Schleifringe auf einem auf der Meßwelle aufgeschobenen rohrförmigen Schleifringträger anzuordnen, da diese Verschleißteile dadurch sehr rasch und einfach ausgewechselt werden können.

Insbesondere bei der Erhaltung der Schraubverbindungen - Schienenbefestigungsschrauben u.dgl. - von Eisenbahngleisen ist es vorteilhaft, wenn die Steuervorrichtung zwei Schwellwertschalter mit voreinstellbarem Schwellwert umfaßt und daß ein erster Ausgang des ersten Schwellwertschalter s, der mit einem ersten Steuerorgan zum Überwachen des Antriebsmotors für einen Anziehvorgang zusammengesehaltet ist, bei Auftreten eines unterhalb des Schwellwertes liegenden Signales beaufschlagt wird, während ein zweiter Ausgang^ desselben Schwellwertschalters, dem der zweite Schwellwertschalter und ein Unterbrecherglied sowie ein weiteres Steuerorgan zum Überwachen des Antriebsmotors für einen Lösevorgang nachgeschaltet ist, bei Auftreten eines über dem Schwellwert liegenden Signales belegt wird, wobei das Unterbrecherglied die Verbindung vom ersten Ausgang zum ersten Steuerorgan so lange unterbricht, bis die am zweiten Schwellwertschalter eingestellte, unterhalb der Schaltschwelle des ersten Schwellwertschalters liegende, Schaltschwelle"erreicht ist. Bei Verwendung einer solchen Steuervorrichtung ist

es daher möglich, zu fest angezogene Schrauben zu lockern und diese daran anschließend - ebenso wie lockere Schraubenverbindungen - auf das richtige Anzugsmoment anzuziehen.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden an Hand zweier Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigt:

Fig.1 eine Ansicht einer stark vereinfacht dargestellten Schlagschraubmaschine, teilweise im Schnitt mit einer ihr zugeordneten Anzeige- und Steuervorrichtung und Fig.2 eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrich-

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tung für eine Schlagschraubmaschine mit umkehrbarer Drehrichtung.

Die in Fig.1 teilweise im Schnitt und stark vereinfacht dargestellte Schlagschraubmaschine besteht aus einem Maschinengehäuse 1 und einem daran angeflanschten hydraulischen Antriebsmotor 2. Der Antriebsmotor 2 ist mit einer Antriebsachse eines Schlagwerkes 3 gekuppelt. Zur Schonung des hydraulischen Antriebsmotors 2 vor vom Schlagwerk herrührenden Schwingungen, wie sie z.B. beim Bearbeiten von Schraubenverbindungen mit hohen Anzugsmomenten auftreten, kann gemäß esee £--Nfv—-3·3γ2—£52· zwischen dem Antriebsmotor 2 und der Antriebsachse des Schlagwerkes 3 auch eine in der Zeichnung nicht dargestellte -.Dämpfungsvorrichtung angeordnet werden. Das Schlagwerk besteht aus einem Schlagmitnehmer 4, einem Schläger 5 und einem Schlagstück 6. Den Abtrieb des Schlagwerkes 3 bildet ein nutenwellenförmiges Ende 7 des Schlagstückes 6. Dieses nutenwellenförmige Ende 7 ist mit einem Ende einer„Meßwelle 8 gekoppelt, deren anderes Ende als Nutenwelle 9 ausgebildet ist und ein in Wellenlängsrichtung gegen die Wirkung einer Feder verschiebbares Schraubwerkzeug Io lagert. In diesem Schraubwerkzeug Io ist ein Auswerfer 11 für Muttern od.dgl. gegen die Wirkung einer Feder und durch einen mechanischen Anschlag begrenzt in Maschinenlängsrichtung verschiebbar geführt. Die Verwendung einer Meßwelle . ermöglicht eine gute Abstimmung der Torsionseigenschaften des Übertragungsteiles auf die Dehnmeßstreifen sowie eine exakte Bestimmung des Anzugsmomentes durch die direkte Verbindung mit dem Schlagstück und dem Schraubwerkzeug.

An einander gegenüberliegenden Seiten der Meßwelle 8 ist etwa in Längsmitte derselben je ein Dehnmeßstreifen 12 in an sich bekannter Art befestigt. Die elektrischen Zu- und Ableitungen 13 der Dehnmeßstreifen 12 sind mit Schleifringen 14 verbunden. Diese Schleifringe 14 sind

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auf einem auf der Meßwelle 8 aufgeschobenen und kraftschlüssig verbundenen rohrförmigen Schleifringträger 15 in Längsrichtung der Maschinenachse mit Abstand hintereinander angeordnet. Im Bereich des Schleifringträgers 15 ist am Maschinengehäuse 1 ein Halter für jeweils jedem Schleifring zugeordnete Schleifer 16 befestigt.

Die Schleifer 16 stehen über eine Leitung 17 mit einer Anzeige- und Steuervorrichtung 18 bzw. 19 in Verbindung. Die Steuervorrichtung 19 umfaßt einen Meßwertverstärker 2o, einen Schwellwertschalter 21 mit oinom Ki na to Π/^orät für den Schwellwert und ein durch ein elektromagnetisches Hydraulikventil gebildetes Steuerorgan 22, welches in der Druckmittelzufuhrleitung zum Antriebsmotor 2 angeordnet ist. _Λ

Die Funktion der Maschine ist nun folgendermaßen:

Der Antriebsmotor 2 überträgt seine Kraft auf die Antriebsachse des Schlagwerkes 3. Im Leerlauf und bei geringem Schraubwiderstand, wie beim Eindrehen der Schrauben oder Muttern, spricht das Schlagwerk 3 nicht an, da eine Feder den mit dem Schlagmitnehmer rotierenden Schläger 5 gegen einen mit einer Welle des Schlagstückes 6 kraftschlüssig verbundenen Teil drückt. Sitzt die Mutter 23 eines aus einer Rippenplatte, einer Hakenschraube und einer Klemmplatte bestehenden Schienenbefestigungsmittels 24 auf der Klemmplatte 25 auf, bleibt das Schlagstück 6, da die Anpreßkraft der Feder zur Mitnahme mit dem Schläger 5 nicht mehr ausreicht, zwangsweise stehen und das Schlagwerk 3 tritt in Funktion. Das heißt, der Schlagmitnehmer rotiert mit dem Schläger 5 weiter, dabei wird dieser Schläger 5 auf einem Drehwinkel von l8o° beschleunigt und durch eine Zwangsführung gezwungen, mit voller Wucht auf das Schlagstück 6 zu schlagen, Da nach wird der Schläger 5 wieder abgehoben. Bei jedem Schlag auf das Schlagstück 6 wird die Meßwelle 8 entsprechend der am Schraubwerkzeug Io auftretenden Gegen-

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kraft auf Torsion beansprucht. Das Ausmaß dieser Torsionsbeanspruchung, die ein Maß für das Anzugsmoment der Mutter 23 darstellt, wird mittels der Dehnmeßstreifen 12 in elektrische Signale umgewandelt, die über die Leitung 17 dem Meßwertverstärker 2o der Steuervorrichtung 19 zugeführt werden. Die solchermaßen verstärkten Signale werden auf der Anzeigevorrichtung 18, die beispielsweise auf das Anzugsmoment der Schraubenverbindung geeicht ist, ersichtlich gemacht und dem Schwellwertschalter 21 zugeführt. Erreicht das Signal die am Schwellwertschalter 21 eingestellte, dem gewünschten Anzugsmoment entsprechende Größe, wird durch diesen Schwellwertschalter die Stromzufuhr zum Steuerorgan 22, das als elektromagnetisches Ventil ausgebildet ist, unterbrochen, worauf die Druckmittelzufuhr zum Antrieb 2 unterbrochen und der Schraubvorgang beendet wird. Es ist mit einer dermaßen ausgebildeten Schlagschraubmaschine möglich, jedes beliebige Anzugsmoment ohne mechanische Verstell- bzw. Einstellvorgänge an der Maschine automatisch einzuhalten und es ist eine ständige wertmäßige Kontrolle des Anzugsmomentes möglich bzw. kann dieses ersichtlich gemacht werden. Darüberhinaus kann aber die Größe des Anzugsmomentes auch auf einem eigenen Schreibgerät aufgezeichnet werden, um für die Bahnverwaltung eine Prüfunterlage zu erhalten.

Für eine Schraubmaschine mit umkehrbarer Drehrichtung ist es insbesondere beim Einsatz zur Kontrolle des Anzugsmomentes der Schienenbefestigungsmittel, z.B. Mutter 23, vor dem Unterstopfen der Schwellen des Gleises vorteilhaft, die Steuervorrichtung 19 gemäß Fig.2 auszubilden. Die von der Leitung 17 an die Steuervorrichtung 19 übermittelten Signale werden in diesem Fall wieder einem Meßwertverstärker 2o zugeführt. Der Ausgang des Meßwertverstärkers ist mit einem Schwellwertschalter verbunden, dessen Schwellwert voreinstellbar ist und der zwei Ausgänge aufweist. Der erste Ausgang ist über einen

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Kontakt eines als Unterbrecherglied 27 dienenden Relais mit einem ersten Steuerorgan 28 verbunden, während der zweite Ausgang über einen zweiten Schwellwertschalter mit dem Unterbrecherglied 27 und einem weiteren Steuerorgan 3o zusammengeschaltet ist.

Wird mit der Schlagschraubmaschine eine Schraubverbindung behandelt, deren Anzugsmoment unterhalb des erforderlichen Wertes liegt, wird über den ersten Ausgang das Steuerorgan 28 erregt und der Antriebsmotor solange beaufschlagt, bis der Anziehvorgang beendet ist. Bei einer Schraubenverbindung, deren Anzugsmoment über dem gewünschten Wert liegt, wird der zweite Ausgang erregt und der Antriebsmotor mit entgegengesetzter Drehrichtung für einen Lösevorgang solange beaufschlagt, bis der durch den Schwellwertschalter 29 festgelegte Schwellwert, der unterhalb der Schaltschwelle des ersten Schwellwertschalters 21 liegt, erreicht ist. Dann wird das Unter brecher glied 27 abgeschaltet und die Schraubenverbindung wird, wie vorgehend beschrieben, solange angezogen, bis das gewünschte Anzugsmoment erreicht ist.

Solche erfindungsgemäße Schlagschraubmaschinen eignen sich besonders für die Verwendung an auf den Gleisen verfahrbaren Maschinen zum Behandeln der Schienenbefestigungsmittel, wie sie beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften Nr. 2 ο56 28l und Nr. 2 ο56 29o aufgezeigt sind. Selbstverständlich kann die Anzeige- und Steuervorrichtung auf dem Maschinengehäuse der Schlagschraubmaschine untergebracht sein, so daß die Maschine auch als Handschlagschraubmaschine eingesetzt werden kann.

Wie bereits oben aufgezeigt, ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Schlagschraubmaschine, insbesondere im Zusammenhang mit kontinuierlich fortschreitenden Gleisumbauzügen besonders vorteilhaft, da auf Grund des hohen

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Wirkungsgrades ein Anziehen der Schienenbefestigungsmittel in relativ kurzer Zeit möglich ist, d.h. die Maschine weist einen günstigen Zextfaktor auf.

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Claims

Patentansprüche

IJ Schlagschraubmaschine, insbesondere für Schienenbefestigungsschrauben, mit einem Antriebsmotor sowie einem zwischen diesem und einem Schraubwerkzeug angeordneten Schlagwerk und einem mit dem Abtrieb des Schlagwerkes (3) und dem Schraubwerkzeug (lo) verbundenen Übertragungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Übertragungsteil mindestens ein Dehnmeßstreifen (12) für die' Ermittlung bzw. Überwachung des Anzugsmomentes einer Schraubenverbindung angeordnet ist, der mit einer Anzeige- und bzw. oder einer Steuervorrichtung (18 bzw. 19) zusammengeschaltet ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (19) einen Meßwertverstärker (21) für die Signale des Dehnmeßstreifens (12) aufweist, dem mindestens ein Schwellwertschalter (21,26,29) mit einstellbarem Schwellwert sowie mindestens ein zwischen einer Kraftquelle und dem, vorzugsweise hydraulischen, Antriebsmotor (2) angeordnetes Steuerorgan (22,28,3o), z.B. ein elektromagnetisches Ventil, zum Unterbrechen der Tätigkeit und bzw. oder Bestimmen der Drehrichtung des Antriebsmotors (2) nachgeschaltet ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle sowie der Meßwertverstärker (21,26) über am Maschinengehäuse (l) angeordnete Schleifer (l6) und zur gemeinsamen Rotation mit einer Meßwelle (8) verbundene Schleifringe (14) mit dem Dehnmeßstreifen (12) zusammengeschaltet sind.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringe (14) auf einem auf der Meßwelle (8) aufgeschobenen rohrförmigen Schleifringträger (15) angeordnet sind.

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5. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (19) zwei Schwellwertschalter (26,29) mit voreinstellbarem Schwellwert umfaßt und daß ein erster Ausgang des ersten Schwellwertschalters (26), der mit einem ersten Steuerorgan (28) zum Überwachen des Antriebsmotors (2) für einen Anziehvorgang zusammengeschaltet ist, bei Auftreten eines unterhalb des Schwellwertes liegenden Signales beaufschlagt wird, während ein zweiter Ausgang desselben Schwellwertschalters (26), dem der zweite Schwellwertschalter (29) und ein Unterbrecherglied (27) sowie ein weiteres Steuerorgan (3o) zum Überwachen des Antriebsmotors (2) für einen Lösevorgang nachgeschaltet ist, bei Auftreten eines über dem Schwellwert liegenden Signales belegt wird, wobei das Unterbrecherglied (27) die Verbindung vom ersten Ausgang zum ersten Steuerorgan (28) so lange unterbricht, bis die am zweiten Schwellwertschalter (29) eingestellte, unterhalb der Schaltschwelle des ersten Schwellwertschalters (26) liegende, Schaltschwelle erreicht ist.
6. Maschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsteil die Meßwelle (8) vorgesehen ist, die mit.ihrem einen Ende mit einem nutenwellenförmigen Ende (7) des Schlagstückes (6) gekuppelt und auf deren anderem Ende, welches als Nutenwelle (9) ausgebildet ist, das Schraubwerkzeug (lo) in Achsrichtung längsverschiebbar gelagert ist.

Franz Plasser Bahnbaumaschinen·

ytji¹, b.H.

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