DE2516951B2 - Steuereinrichtung zum abschalten des antriebsmotors eines elektrisch betriebenen schraubers - Google Patents
Steuereinrichtung zum abschalten des antriebsmotors eines elektrisch betriebenen schraubersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors eines elektrisch betriebenen
Schraubers, insbesondere eines Schlagschraubers, mit einer elektrischen Begrenzungseinrichtung für
das Schraubenanzugsdrehmoment.
Aus der DT-AS 11 39 079 ist ein Drehschlagschrauber
mit einem Drehmomentregler bekanntgeworden, der bei Erreichen des geforderten Anzugsmomentes mit
Hilfe eines Zeitschalters den Anzugsvorgang einer Schraube unterbricht. Bei dieser bekannten Anordnung
wird mittels eines mechanischen Drückers gleichzeitig mit der Inbetriebnahme des Drehschlagschraubers
mechanisch ein Zeitschalter in Betrieb gesetzt, welcher die Einschraubdauer und somit indirekt das Anzugsmoment
des Schraubers begrenzt. Insbesondere bei Verwendung einer derartigen Anordnung bei einem
Schlagschrauber ist eine exakte Begrenzung des Drehmomentes nur schwer möglich, weil der unter
Umständen stark schwankende Zeitanteil beim schlagfreien Eindrehen der Schraube in die Begrenzungsdauer
eingeht und daher eine exakte Begrenzung des Momentes beim Schlagschrauben nicht möglich ist.
Weiterhin ist wegen der mechanischen Kupplung der Einschaltvorgänge von Antriebsmotor und Zeitschaltwerk
stets der Einbau des Zeitschaltwerkes in den Schrauber notwendig, was jedoch in vielen Anwendungsfällen
konstruktive Schwierigkeiten bereitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors
eines elektrisch betriebenen Schraubers, insbesondere eines Schlagschraubers, zu schaffen, bei der mit Hilfe
einer elektrisch einschaltbaren Begrenzungseinrichtung für das Schraubenanzugsdrehmoment eine exakte
Begrenzung mit möglichst geringem konstruktiven und
schaltungstechniEchen Aufwand möglich ist; die Anordnung
soll betriebssicher arbeiten und so gestaltet sein, daß im Betrieb vorkommende Unterschiede zwischen
den einzelnen Schraubfällen die Wirkungsweise der Steuereinrichtung nicht beeinträchtigen. Insbesondere
ist es in diesem Zusammenhang wichtig, daß beim Schlagschrauber! zeitliche Unterschiede durch verschiedene,
frei einlaufende Schraubenlängen das Schraubenanzugsdrehmoment praktisch nicht beeinflussen, während
bei einem normalen Schraubfall ohne Schlagen durch ein exaktes, leicht reproduzierbares Einschaltkriterium
ein definierter Schraubvorgang erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zuvor genannte Begrenzungseinrichtung für das
Schraubenanzugsdrehmoment durch den Einschaltstromimpuls (ίο) oder durch den vom ersten Schlag
hervorgerufenen Stromimpuls (/3) des Motorstromes selbsttätig auslösbar ist. Als Stromimpuls kann dabei
entweder der Einschalt-Stromimpuls des Schraubers benutzt werden oder bei einem Schlagschrauber der
erste Stromimpuls bei Beginn des effektiven Schiagens; im letzteren Fall wird der Einschalt-Stromimpuis
entweder zur Einschaltung der Begrenzungseinrichtung benutzt oder abgedämpft. Die Begrenzungseinrichtung
kann als Zeitschaltteil oder als Inipulszähler aufgebaut sein und wahlweise durch den Einschalt-Stromimpuis
gestartet werden. L»ie Verwendung des Einschait-Stromimpulses
zum Einschalten der Begrenzungseinrichtung hat den Vorteil, daß Schlagsysteme bzw.
Schraubfälle, die keine eindeutige Stromzunahme nach dem Eindrehvorgang aufweisen, trotzdem sicher angesteuert
werden können.
Die Variante, bei der der Einschalt-Stromimpuis abgedämpft wird und der erste Stromimpuls bei Beginn
des Schiagens zum Starten der Begrenzungseinrichtung benutzt wird, hat den Vorteil, daß das Schraubenanzugsdrehmoment
eines Schlagschraubers sehr exakt nur auf das Schlagen dosiert werden kann. Bei Verwendung des
Einschalt-Stromimpulses des Schraubers zum Starten der Begrenzungseinrichtung empfiehlt sich die Verwendung
eines Zeitschaltteiles zur Begrenzung der zugeführten elektrischen Energie, wobei die Gesamtenergie
für das Eindrehen und das sich eventuell anschließende Schlagen begrenzt wird. Wird dagegen die Begrenzung
der Schraubenergie durch Dosierung der Schlagzahl mittels eines Impulszählers durchgeführt, so ist es
zweckmäßiger, zum Starten der Begrenzungseinrichtung den ersten Stromimpuls bei Beginn des Schiagens
zu verwerten, weil dann die Schlagenergie getrennt überwachbar <st. Die hierzu benötigte elektrische
6S Schaltungsanordnung ist zwar etwas aufwendiger als
bei Verwendung eines Zeitgliedes, sie ist jedoch einfacher und betriebssicherer als diejenige für die
Überwachung des Drehmomentes zur Begrenzung des
Schraubenanzugsdrehmomentes und läßt eine exaktere Begrenzung der Schraubenergie zu. Das Sehraubenanzugsdrehmoment
ist im anschließenden Text zur Unterscheidung zwischen Schraubfall und Schlagschraubfall
sowie zur Wortabkürzung auch als Schraubenergie bzw. Schlagenergie bezeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines elektromotorischen Schraubers mit einer vorgeschalteten
Einrichtung zur Begrenzung der Schraubenergie,
Fig. 2a und 2b eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Begrenzungseinrichtung
mit Zeitschaltteii,
Fig.3a und 3b eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Begrenzungseinrichtung
mit einerti Impulszähler,
Fig.4 eine Schaltungsanordnung für eine Begrenzungseinrichtung
mit Zeitschaltteil,
Fig.5 eine Schaltungsanordnung für eine Begrenzungseinrichtung
mit einem Impulszähler und
Fig.6 eine Schaltungsanordnung zur Ergänzung der
Schaltungen gemäß F i g. 4 und 5 zur Unterdrückung des Einschalt-Stromimpulses.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Schlagschrauber bezeichnet, der über ein elektrisches Verbindungskabel 11 und einen
Stecker 12 an eine Einrichtung zur Begrenzung der Schraubenergie für einen definierten Schraubfali anschließbar
ist Die Begrenzungseinrichtung 13 ist über ein Kabel Hund einen Netzstecker 15 an eine beliebige,
geeignete Stromversorgung ansnhließbar, beispielsweise an ein Versorgungsnetz mit gegenüber der
Normalfrequenz von 50 Hz erhöhter Frequenz. Begrenzungseinrichtung und Schrauber werden mit der
gleichen Stromart gespeist. Die Beorenzungseinrichtung
13 kann auch in den Schlagschrauber 10 integriert werden. Sie ist wahlweise als Zeitschaltteil zur zeitlichen
Begrenzung der Schraubenergie oder als Impulszähler zur Dosierung der Schlagzahl ausgebildet und wird
weiter unten noch näher erläutert.
F i g. 2a zeigt schemalisch den Verlauf des Motorstromes eines Universahnotors zum Antrieb des Schraubers.
Der Strom / steigt beim Einschalten zunächst steil an und erreicht einen Wert, der wesentlich über dem
Betriebsstrom liegt. Dieser Einschalt-Stromimpuls kann zum Einschalten eines Zeitschaltgerätes benutzt werden,
wie dies anhand von 2b angedeutet ist. Das Zeitschaltteil, welches in diesem Fall die Begrenzungseinrichtung
13 bildet, wird zur Zeit fo eingeschaltet; zur Zeit fi, welche für einen definierten Schraubfall zuvor an
dem Zeitschaltteii eingestellt worden ist, wird die Zufuhr elektrischer Energie zum Antriebsmotor des
Schraubers beendet Beim Anschluß eines Sehlagschraubers umfaßt die Energiebegrenzung das Eindrehen und
das Festschlagen der Schraube.
F i g. 3a zeigt den Verlauf des Motorstromes eines Schlagschraubers mit Universalmotorantrieb. Beim
Einschalten steigt der Strom / : unächst über den Dauerstrom hinaus an; er fällt dann auf den Dauerstrom
ab während des Eindrehvorganges der Schraube und verläuft während des Schiagens sägezahnföimig. Der
Einschalt-Stromimpuls wird, wie F i g. 3b zeigt, dazu benutzt, ein Begrenzungsglied 13 in Bereitschaftsstellung
zu bringen. Das Begrenzungsglied 13 ist in diesem Fall als Impulszähler ausgebildet. Die Zählung beginnt
mit dem ersten Sägezahn-Stromimpuls bei Beginn des Schlagcns. Die Schlagzahl ist an dem Impulszähler für
pinen definierten Schraubfall einstellbar. Der Zeitounkt, zu dem der Einschalt-Stromstoß den impulszähler in
Bereitschaft setzt, ist mit r2 bezeichnet, der Zeitpunkt
des ersten Schlag-Stromimpulses mit /3. Bei U ist die im voraus eingestellte Impulszahl erreicht und der Motorstrom
wird unterbrochen, so daß der Schrauber stillgesetzt wird. Der Einschalt-Stromimpuls bei /? geht
im dargestellten Fall nicht in die Zählung ein. Die Steueranordnung kann aber auch so abgewandelt
werden, daß der Einschait-Stromimpuls völlig unterdrückt wird und der Impulszähler bei U durch den ersten
Schlag-Stromimpuls in Betrieb gesetzt wird.
F i g. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung für den Schrauber, bei der die
Begrenzung der Schraubenergie über ein Zeitschaltteii erfolgt. Dieses ist im dargestellten Fall so aufgebaut, daß
ein Stromwandler 16 mit seiner Primärwicklung 17 in den Versorgungsstromkreis eines Universalmotors M
eingeschaltet ist, welcher den Antriebsmotor des Schraubers darstellt. Die beiden, an ein Wechselspannungsnetz
angeschlossenen Versorgungsleitungen des Motors M sind mit 18 und 19 bezeichnet. Als
Versorgungsnetz dient ein Wechselspannungsnetz mit erhöhter Frequenz von 100, 150 oder 300 Hz, da so bei
Verwendung eines Universalmotors als Antriebsmotor eine erhöhte Antriebsleistung bei sonst unveränderter
Auslegung des Antriebes erzielbar ist.
In der Versorgungsleitung 18 zwischen der Primärwicklung
17 des Stromwandlers und dem Universalmotor Mliegt ein Ruhekontakt c/3/12 eines abfallverzögerten
Relais c/3 und ein Schaltkontakt eines zweipoligen Schalters 5, dessen zweiter Schaltkontakt mit dem
ersten mechanisch gekoppelt ist und in der Versorgungsleitung 19 angeordnet ist. Die Sekundärwicklung
des Stromwandlers 16 ist mit 20 bezeichnet. Ihre beiden Wicklungsenden sind an die äußeren Anschlüsse 4 und
B eines Potentiometers ρ angeschlossen, zwischen dessen beweglichem Abgriff 21 und dem Anschluß Eein
Hilfsrelais d 1 angeschlossen ist.
Das Hilfsrelais d 1 besitzt einen Arbeitskontakt dl/12, der im Zug einer Leitung 22 zwischen den
Versorgungsleitungen 18 und 19 liegt und beim Ansprechen des Hilfsrelais d\ ein anzugsverzögertes
Relais dl einschaltet, das ebenfalls im Zug der Leitung 22 eingeschaltet ist. Parallel zu dem Arbeitskontakt des
Hilfsrelais d\ und dem anzugsverzögerten Relais dl Hegt die Reihenschaltung eines Arbeitskontaktes d2/\2
des anzugsverzögerten Relais c/2 sowie eines abfallverzögerten
Relais d3.
Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 wirkt folgendermaßen:
Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird der Schalter S geschlossen und der Universalmotor M an das
Wechselspannungsnetz angeschlossen. Der Motorstrom steigt zunächst stark an und liefert einen Einschalt-Stromimpuls
bei ίο (Fi g. 2), durch welchen das
Stromimpuls bei fo (Fig.2), durch welchen das
Zeitschaltteii gestartet wird. Dies geschieht derart, daß in der Sekundärwicklung 20 des Stromwandlers 16 ein
Strom fließt, dessen zugehöriger Spannungsabfall am Abgriff 21 des Potentiometers ρ ausreicht, um das
Hilfsrelais d 1 zu betätigen und dessen Arbeitskontakt c/1/12 in der Leitung 22 zu schließen. Hierdurch wird
das anzugsverzögerte Relais d2 eingeschaltet, die Verzögerungszeit π ist so gewählt, daß für einen
definierten Schraubfall eine ausreichende Schraubenergie als Produkt von Zeil und Größe des Motorstromes
zur Verfugung gestellt wird. Im Zeitpunkt fi zieht das
Relais dl an, und über seinen jeizt geschlossenen
Arbeitskontakt ei 2/12 wird das abfallverzögerte Relais
d3 eingeschaltet; dessen Ruhekontakt c/3/12 öffnet sich
und der Motorstrom ist unterbrochen.
Der Wiedereinschaltvorgang ist in F i g. 2 nicht dargestellt. Er erfolgt mit Hilfe des abfallverzögerten
Relais c/3, welches nach einem weiteren Zeitraum wieder abfällt, wodurch der Ruhekontakt J3/12
geschlossen wird. Der Schrauber kann jetzt über den Schalter Swieder eingeschaltet werden.
F i g. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Schlagenergie für einen definierten Schraubfall
mittels eines Impulszählers zur Dosierung der Schlagzahl. Gleiche Teile sind in Fig.5 mit gleichen
Bezugszahlen wie in F i g. 4 versehen. Der Stromwandler 16 mit seiner Primärwicklung 17 liegt also wiederum is
im Zug der Versorgungsleitung 18; die Rückleitung zum Wechselspannungsnetz ist mit 19 bezeichnet, der
Schalter zur Inbetriebnahme des Schraubers mit S und der Universal-Antriebsmotor mit M An die Sekundärwicklung
20 des Stromwandlers ist wiederum ein h> Potentiometer ρ angeschlossen, zwischen dessen Anschlüssen
21 und β das Hilfsrelais d 1 liegt.
Der Arbeitskontakt dl/12 im Zug der Leitung 22 schaltet einen Impulszähler d'2 zwischen den Versorgungsleitungen
18 und 19 ein.
An dem Impulszähler d'2 wird im voraus für einen definierten Schlag-Schraubfall eine geeignete Impulszahl
entsprechend der notwendigen Schlagzahl des Schraubers eingestellt Der Schrauber wird zu einem
bestimmten Zeitpunkt durch Schließen des zweipoligen Schalters S an das Wechselspannungsnetz angeschlossen,
woraufhin der Motorstrom zunächst stark ansteigt und bei ti sein Maximum erreicht Durch diesen
Einschaltstromstoß fließt über die Primärwicklung 17 und somit über die Sekundärwicklung 20 des Stromwandlers
16 ein Strom, dessen Spannungsabfall am Potentiometer ρ ausreicht zum Einschalten des
Hilfsrelais d\. Dair.it ist der Impulszähler d'2
eingeschaltet und zählbereit; dieser Zustand ist in F i g. 3 mit ti bezeichnet und dauert an bis zum Zeitpunkt h, zu
dem die Schraube eingedreht ist, und der erste Schlag auf die Schraube erfolgt mit einem entsprechenden
Stromimpuls. Nun beginnt der Impulszähler d'2 zu zählen; beim Erreichen der vorgewählten Schlagzahl,
d. h. der eingestellten Impulszahl, schaltet der Zähler den Ruhekontakt d'2/12 in der Versorgungsleitung 18,
wodurch der Motorstrom unterbrochen wird. Zur Wiederinbetriebnahme des Schraubers muß der Zähler
d'2 zurückgestellt werden. Erst dann kann die Maschine wieder eingeschaltet werden.
F i g. 6 zeigt eine Schaltungsvariante, mit deren Hilfe der Einschalt-Stromimpuls zur Zeit fo (F i g. 2) bzw. ti
(F i g. 3) unterdrückt werden kann; dabei ist zwischen den Anschlußpunkten A und B wiederum das Potentiometer
ρ eingeschaltet, an dessen beweglichem Abgriff 21 über eine Diode 23 die Parallelschaltung eines
Kondensators 24 und des Hilfsrelais d 1 liegt. Durch den Kondensator wird der Einschalt-Stromimpuls aufgefangen,
so daß das Hilfsrelais d 1 nicht anspricht. Bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 und F i g. 4 könnte
nun das Zeitschaltteil beispielsweise nach einer Eindrehzeit der Schraube entsprechenden, fest vorgegebenen
Zeit eingeschaltet werden, so daß über das Zeitschaltteil nur die Schlagenergie eines Schlagschrauber
begrenzt würde. Bei der Anordnung gemäß den F i g. 3 und 5 könnte die Unterdrückung des Einschalt-Stromimpulses
bei ti zweckmäßig sein, wenn man die Begrenzungsanordnung nicht bereits beim Einschalten
des Schlag-Schraubers, sondern erst nach Abschluß des Eindrehvorgangs bei Beginn des Schiagens einschalter
will.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellter Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnungen ein
geschränkt; insbesondere könnte die dargestellt« elektromechanische Steuerung gemäß den F i g. 4 bis (
durch eine elektronische Steuerschaltung ersetzt wer den.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors eines elektrisch betriebenen Schraubers,
insbesondere eines Schlagschraubers, mit einer elektrischen Begrenzungseinrichtung für das
Schraubenanzugsdrehmoment, dadurch gekennzeichnet, daß diese Begrenzungseinrichtung
(13) durch den Einschaltstromimpuls (to) oder durch den vom ersten Schlag hervorgerufenen
Stromimpuls (i3) des Motorstromes selbsttätig
auslösbar ist.
2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (13) von
der gleichen Versorgungsspannung wie der Schrauber gespeist wird.
3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Schraubenanzugsdrehmomentes
über ein Zeitschaltteil erfolgt (F ig. 4).
4. Schrauber nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (13) ein
erstes Hilfsrelais (d\) besitzt, welches bei Inbetriebnahme
des Schraubers ein anzugsverzögertes Relais (d2) einschaltet, das seinerseits nach einer vorwählbaren
Zeit ein abfallverzögertes Relais (d3) einschaltet, dessen Ruhekontakt (d3/12) den Versorgungsstromkrtis
(18, 19) des Schraubers für eine einstellbare Zeit unterbricht.
5. Schlagschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des
Schraubenanzugsdrehmomentes eines Schlagschraubers mittels eines Impulszählers (d'2) zur
Dosierung der Schlagzahl erfolgt (F i g. 5).
6. Schlagschrauber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung
(13) ein erstes Hilfsrelais (Jl) besitzt, welches bei Inbetriebnahme des Schraubers einen impulszähler
(d'2) mit Vorwahl einschaltet, der seinerseits nach Erreichen einer der vorgewählten Schlagzahl
entsprechenden Strom-Impulszahl einen Ruhekontakt (d'2/t2) im Versorgungsstromkreis (18,19) des
Schraubers öffnet und den Schrauber stillsetzt.
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