DE3049200C2

DE3049200C2 - Mit einem Wechselstrom-Antriebsmotor ausgerüsteter Schrauber

Info

Publication number: DE3049200C2
Application number: DE3049200A
Authority: DE
Inventors: Wulf-Dieter Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Heinrich; Henning 3181 Parsau Otte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1980-12-27
Filing date: 1980-12-27
Publication date: 1984-04-26
Also published as: WO1982002297A1; IT8125772A0; IT1142624B; DE3049200A1; EP0067833A1; US4517506A

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem Wechselstrom-Antriebsmotor ausgerüsteten Schrauber.

Zum Stand der Technik gehören pneumatische Schrauber (Luftschrauber), die eine Reihe von Nachteilen besitzen. So erfordern sie eine aufwendige Aufbereitung der Luft, relativ komplizierte Einrichtungen zur Druckkonstanthaltung und zum exakten Umschalten und bieten im Schnellgangbereich nur ein relativ niedriges Drehmoment.

Im Einsatz sind ferner Schrauber mit Wechselstrom-Antriebsmotoren, die als Einfrequenz-Asynchronmotoren ausgebildet sind. Diese Antriebsmotoren arbeiten auf ein zumindest zweistufiges Getriebe, das beim Auftreten eines vorbestimmten Anzugsmoments auf eine niedrigere Ausgangsdrehzahl des Schraubers umschaltet. Derartige Schrauber sind für Hochgenauigkeits-Verschraubungen nicht geeignet, da das exakte Stillsetzen des Antriebsmotors nach Erreichen des vorgegebenen Anzugsmoments bei der hohen Motordrehzahl schwierig ist. Auch ist der Energiebedarf derartiger Schrauber relativ hoch.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen mit einem Wechselstrom-Antriebsmotor ausgerüsteten Schrauber zu schaffen, der ein vorgegebenes Anzugsmoment exakt einzuhalten gestattet und einen gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik geringeren Energiebedarf hat.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Schrauber wird also bis zum Erreichen des Setzmoments der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl betrieben, dann erfolgt durch Umschaltung von Mittelfrequenz, beispielsweie 200 Hz, auf eine niedrigere Netzfrequenz, beispielsweise 50 Hz, eine Herabsetzung der Drehzahl des Antriebsmotors auf einen so niedrigen Wert, daß nach Erreichen des Anzugsmoments das exakte Stillsetzen des Motors und damit des gesamten Schraubers erheblich erleichtert ist Zusätzlich besteht in bekannter Weise die Mög'ichkeit, den Antriebsmotor durch einen dreiphasigen Klemmkurzsckluß elektrisch abzubremsen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Findet gemäß Anspruch 3 ein Antriebsmotor mit einer Rotorkippfrequenz .Einsatz, die zumindest ungefähr gleich der niedrigeren Netzfrequenz ist so wird der Kippunkt, d. h. der Betriebspunkt maximalen Drehmoments, bei Betrieb mit der niedrigeren Netzfrequenz, also beispielsweise 50 Hz, in die Nähe des Anlaufpunkts des Antriebsmotors verlegt, so daß dieser beim Festziehen der Schraube mit fallender Drehzahl bis zum Stillstand ein ansteigendes Drehmoment liefert Gleichzeitig werden die Kupferverluste des Antriebsmotors gegenüber einem Betrieb nur mit Nennfrequenz, also Mittelfrequenz, stark vermindert

Das periodisch erzeugbare maximale Drehmoment beim Festziehen der Schraube wird praktisch nur den Effektivwert des Motorstroms, gemittelt über ein Lastspiel, begrenzt Werden noch größere Drehmomente gefordert, kann die Frequenzumschaltung ergänzt werden durch Umschaltung eines Schaltgetriebes im Schrauber.

Ein Au.^cführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, deren
F i g. 1 die Schaltung und deren

F i g. 2 den Verlauf von normiertem Drehmoment und normiertem Motorstrom bei Speisung mit Mittelfrequenz bzw. niedrigerer Netzfrequenz wiedergeben.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist bei 1 schematisch der Schrauber mit dem dreiphasigen bürstenlosen Asynchron-Mittelfrequenzmotor 2, dem Drehwinkel-Sensor 3, dem einstufigen reduzierenden Getriebe 4, dem Drehmoment-Sensor 5 und dem Schrauberschlüssel 6 angedeutet Über eine hier durch das Schütz 7 gebildete Vorrichtung zur Frequenzumschaltung wird der Antriebsmotor 2 in Abhängigkeit von Befehlen der Ablaufsteuerung 8 an das Mittelfrequenznetz 9 (2000 Hz, 135V) oder das niederfrequentere Netz 10 (380 V, 50 Hz) angeschlossen, wobei der Anschluß an das letztgenannte Netz über den Transformator 11 erfolgt, der die Spannung auf 60 V herabtransformiert In der gezeichneten Stellung des Schützes 7 wird der Antriebsmotor 2 durch den dreiphasigen Klemmenkurzschluß 12 zusätzlich abgebremst.
Bis zum Erreichen des Setzmoments am Schraubenschlüssel 6 schaltet das Schütz 7 den Antriebsmotor 2 auf das Mittelfrequenznetz 9, so daß der Schrauber mit hoher Drehzahl arbeitet. Gemäß dem Diagramm nach

F i g. 2, das das normierte Drehmoment

und den

normierten Strom

des Antriebsmotors über der

Frequenz /wiedergibt, findet ein handelsüblicher Mittelfrequenz-Antriebsmotor Einsatz, dessen Rotorkippmoment Μκίρρ bei etwa ³At der Nennfrequenz des Antriebsmotors liegt

In Abhängigkeit von den der Ablaufsteuerung 8 zugeführten Drehwinkel- und Drehmomentsignalen liefert diese beim Auftreten des Setzmoments an das Schütz 7, das auch durch Leistungshalbleiter ersetzt sein kann, einen Umschaltbefehl, so daß das Schütz 7 den Antriebsmotor 2 mit dem Ausgang des Transformators 11 verbindet. Dadurch erfolgt eine Frequenzverringerung der Speisespannung von 200 Hz auf 50 Hz sowie eine

Verringerung des Werts der Speisespannung von 135 V Transformator 11 nui für Kurzzeitbetrieb ausgelegt zu auf 60 V. Infolge der getroffenen Wahl des Antriebsmotors wird nun mehr der Rotorkippunkt in die Nähe des Anlaufpunkts gelegt, so daß, wie die durch Kreuze hervorgehobene Kurve in F i g. 2 zeigt, der Schrauber beim Festziehen der Schrauber mit fallender Drehzahl bis zum Stillstand ein ansteigendes Drehmoment abgibt Da der Betrieb mit 50 Hz nur kurzzeitig erfolgt, braucht der

sein.

Das Getriebe 4 ist, wie bereits gesagt, ein stufenloses Getriebe, so daß Umschaltvorgänge in Richtung des Leistungsflusses hinter dem Antriebsmotor 2 vermieden sind.

Die Frequenzen wird man so wählen, daß vorhandene Netze verwendet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Wechselstrom-Antriebsmotor ausgerüsteter Schrauber, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor (2) ein Mittelfrequenz-Asynchronmotor mit einer Vorrichtung (7) zur Frequenzumschaltung von Mittelfrequenz auf eine niedrigere Netzfrequenz dient und die Vorrichtung (7) über eine mit einem Drehmoment-Sensor (5) in Verbindung stehende Ablaufsteuerung (8) beim Auftreten des Setzmoments betätigt wird.

2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (2) bei Mittelfrequenzbetrieb mit seiner Nennspannung betrieben wird und mit der Frequenzumschaltung eine Spannungsumschaltung auf eine der Frequenzänderung annähernd proportional verringerte Speisespannung für den Antriebsmotor (2) gekoppelt ist

3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (2) mit einer Kippfrequenz Einsatz findet, die zumindest ungefähr gleich der niedrigeren Netzfrequenz ist

4. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (2) auf ein drehzahlreduzierendes, einstufiges Getriebe (4) arbeitet