DE3146494C2 - Elektrowerkzeug, insbesondere Handwerkzeug, mit Drehmomentüberwachung - Google Patents

Elektrowerkzeug, insbesondere Handwerkzeug, mit Drehmomentüberwachung

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DE3146494C2 DE3146494A DE3146494A DE3146494C2 DE 3146494 C2 DE3146494 C2 DE 3146494C2 DE 3146494 A DE3146494 A DE 3146494A DE 3146494 A DE3146494 A DE 3146494A DE 3146494 C2 DE3146494 C2 DE 3146494C2
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Abstract

Es wird ein Elektrowerkzeug mit einer Drehmomentüberwachung beschrieben, die als Meßglied einen Drucksensor für die durch eine Schrägverzahnung der Motorwelle erzeugte Axialkraft verwendet.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß — bei Anwendung auf ein Elektrowerkzeug, insbesondere ein Handwerkzeug — das erste Lager das Wellenlager des Elektromotors am Weilenende mit der Schrägverzahnung und das zweite Lager das Wellenlager (7) des Elektromotors am gegenüberliegenden Wellenende ist,
daß der Drucksensor (11) eine Druckplatte (12) und eine Elektroplatte (14) mit kammartig ineinandergreifenden, sich nicht berührenden Elektroden (17) enthält, wobei die Elektroden (17) abwechselnd mit dem äußeren und mit dem inneren Ring (15,16) der Elektrodenplatte (14) verbunden sind, und wobei Leitungen (f 3) zur Abgabe des Steuersignals an die Ringe (15,16) angeschlossen s;ud,
daß zwischen Druckplatte (12) und Elektrodenplatte (14) ein Plättchen (13) aus an sjch bekannten elektrisch leitenden Kunststoffmaterial angeordnet ist, dessen Widerstand sieh abhängig vorn ausgeübten Druck ändert,
daß die Druckplatte (12), das Plättchen (13) und die Elektrodenplatte (14) etwa gleichen Außen- und Innendurchmesser aufweisen, und
daß der Drucksensor (11) mit der Druckplatte (12) am zweiten Wellenlager (7) anliegt.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung bei einem Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine solche Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung ist aus der US 40 89 216 bekannt. Dort wird das Drehmoment in einem von einem Elektromotor angetriebenen Reduziergetriebe mittels der bei einer Schrägverzahnung gegen die Lager wirkende Axialkraft überwacht, wobei die Axialkraft mit Hilfe von Drucksensoren gemessen wird, die auf einer Druckplatte befestigt sind. Nachteilig ist hierbei, daß die Druckplatte besonders ausgestaltet sein und aufwendig an das Lager angepaßt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen und robusten Aufbau hat und besonders zur Anwendung bei einem Elektrowerkzeug geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Elektromotors für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucksensor zur Drehmomentüberwachung nach der Erfindung,
F i g. 2 eine genauere und auseinandergezogene Darstellung des Drucksensors im Motor nach Fig. 1.
Der dargestellte Elektromotor ist für eine Handbohrmaschine oder ein ähnliches Elektrowerkzeug vorgesehen. Er weist einen Stator 1 und einen Rotor 2 auf. Die Welle 3 des Rotors 2 trägt in üblicher Weise eine nicht im einzelnen dargestellte Ankerwicklung und einen Kollektor 4 (die Schleifbürsten sind zur Vereinfachung nicht dargestellt) und weist abtriebsseitig eine Schrägverzahnung 5 auf. Diese greift im Elektrowerkzeug in ein angepaßtes Zahnrad (nicht dargestellt) ein. Auf der Seite der Schrägverzahnung 5 besitzt die Welle 3 ein Lager 6, das zusammen mit einer Lagerbuchse (nicht gezeigt) im Gehäuse des Elektrowerkzeugs ein Gleitlager bildet oder auch ein Kugellager aufnehmen kann. Auf der anderen Seite ist ein Kugellager 7 auf die Welle 3 aufgepreßt, das in einer Bohrung 8 einer Brücke 9 liegt, die mit dem Stator 1 verbunden ist Zur Geräuschdämpfung ist in der Bohrung 8 ein Gummiring 10 angeordnet, der das Kugellager 7 elastisch festlegt
Wenn die Welle 3 über die Schrägverzahnunig 5 ein Drehmoment überträgt, so tritt wegen der Schrägverzahnung eine Axiaikraft auf, deren Richtung vom Drehsinn und deren Größe vom übertragenen Drehmoment abhängt Diese Axialkraft wirkt, wenn eine bestimmte Drehrichtung angenommen wird, als Druckkraft auf einen Drucksensor 11, der hinter dem Kugellager 7 in der Bohrung 8 angeordnet ist Die Kraftübertragung erfolgt s4ol\cti tilget· si op V iifralla »or 7
Der Drucksensor weist gemäß F i g. 2 eine Druckplatte 12 auf, die am Kugellager 7 anliegt Auf die Druckplatte folgt ein kreisringfürmigey Plättchen 13 aus druckabhängig leitendem Kunststoffmaterial und anschließend eine Elektrodenplatte 14- mit einem elektrisch leitenden Außenring 15 und Innenring 16. Von diesen gehen kammartig ineinander greifende, sich nicht berührende Elektroden 17 aus, die durch das Plättchen 13 mit einem vom Druck abhängigen Widerstand verbunden sind. Insgesamt tritt dann zwischen den mit dem Außen- und Innenring 15 bzw. 16 verbundenen Leitungen 18 ein Widerstand auf, der von der axialen Druckkraft der Motorwelle 3 und damit vom abgegebenen Drehmoment abhängt. Dieser Widerstand wird in einer (nicht dargestellten) Auswerteschaltung bekannter Art zur Überwachung, insbesondere Regelung oder Begrenzung, des Drehmomentes benutzt.
Generell können Drucksensoren benutzt werden, die sowohl auf Druck als auch auf Zug ansprechen und damit in beiden Drehrichtungen des Motors wirksam sind. Dazu können jeweils getrennte Sensoren benutzt werden oder auch Sensoren, die auf Kräfte in entgegengesetzten Richtungen ansprechen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird dagegen nur die Kraft in einer Drehrichtung des Motors gemessen. Das ist beispielsweise dann erwünscht, wenn bei einem Schrauber zwar das Anzugsmoment für Schrauben begrenzt wird, zum Herausdrehen der Schrauben jedoch immer das maximale Drehmoment zur Verfügung stehen soll.
Wenn bei höheren Ansprüchen Temperatur- oder sonstige Einflüsse auf den Drucksensor möglichst vermieden werden sollen, besteht die Möglichkeit, vier
symmetrisch angeordnete Drucksensoren in einer Briikkenschaltuiig zusammenzufassen, die an einer Diagonalen mit einer Spannung gespeist wird und an der anderen Diagonalen das auszuwertende Signal abgibt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Vorrichtung zur Drehmomentüberwachung bei einem Elektromotor, die folgende Merkmale umfaßt:
    — die Welle des Elektromotors weist an einem Ende eine Schrägverzahnung auf;
    — ein erstes Lager ist nicht nur zur radialen sondern auch zur axialen Abstützung vorgesehen;
    — ein Drucksensor zur Messung der dem Drehmoment proportionalen axialen Kraft ist hinter einem zweiten Lager angeordnet und gibt ein den Elektromotor beeinflussendes Steuersignal ab,
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