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Schubgetriebe
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Schubgetriebe für
Schraubvorrichtungen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Schraubvorrichtungen mit
Schubgetrieben sind allgemein bekannt.
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Diese bekannten Schraubvorrichtungen arbeiten auf hydraulischer oder
pneumatischer Basis. Die Schrauberspindel wird hierbei mittels Preßluft nach vorne
geschoben und die Druckventile werden abgeschaltet, sobald die Schrauberspindel
auf der Schraube aufsitzt. Da bei pneumatischen Antriebsmotoren Druckluft vorhanden
war, wurde auf diese Art und Weise die Schrauberspindel mit angetrieben.
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letzter Zeit haben sich in zunehmenden Maße elektrische Antriebsmotoren
für die Schraubvorrichtungen durchgesetzt, da elektrische Leitungen relativ einfach
zu installieren sind und solche Schrauber kostengünstiger arbeiten. Die bekannten
Schubgetriebe arbeiten jedoch weitgehend auf pneumatischer Basis. Dies hat zur Folge,
daß im geringeren Umfang Druckluft für Schubgetriebe bereitgestellt werden muß.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Schubgetriebe mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das
Schubgetriebe mittels eines Elektromotors antreibbar ist und daß das Federsystem
einerseits zum Schalten des Antriebsmotors und andererseits zum Andrücken der Schrauberspindel
gegen die Schraube geeignet ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Schubgetriebes
möglich.
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Das Federsystem läßt sich besonders einfach anbringen, wenn zwischen
Antriebs- und Gewinde stange eine bewegliche Kupplung geschaltet ist, durch die
eine äußere Feder bei ausgedrehter Schrauberspindel spannbar ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Steuerbolzen vorzusehen, der in
Abhängigkeit von der Stellung der Federn eine Schaltvorrichtung schaltet. Um den
Steuerbolzen in den beiden extremen Stellungen des Schubgetriebes bewegen zu können,
sind zweckmäßigerweise Kupplungsstifte vorhanden. Vorteilhaft ist es auch, das Federsystem
so zu lagern, daß es im ausgetriebenen Zustand der Schrauberspindel gespannt ist.
Dadurch wird erreicht, daß durch das Federsystem auf die Schrauberspindel ein Anpreßdruck
und Einschraubweg für die Schraube ausgeübt wird. In Abhängigkeit von den Signalen
der Schaltvorrichtung wird zweckmäßigerweise der Zustand eines das Schubgetriebe
steuernden Schaltwerkes geändert.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die
Figuren
1 bis 3 das Schubgetriebe in mehreren unterschiedlichen
Zuständen, die Figur 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Schubgetriebes
und Figur 5 eine einfache Steuerschaltung zum Betrieb des Antriebsmotors des Schubgetriebes.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße
elektrische Schubgetriebe in seiner Ruhestellung. Ein Xochfrequenzmotor 1 treibt
über eine Kupplung 2 eine Gewindestange 3 an. Eine Schrauberspindel 4 ist außen
mit einem Keilprofil und innen mit einem Gewinde versehen. Im Linkslauf des Läufers
des Hochfrequenzmotors schiebt sich die Schraubspindel nach vorne, bis die Spindel
am Schraubkopf aufsetzt. Der Läufer 16 des Hochfrequenzmotors ist in zwei Lagern
10 und 11 gelagert und innen hohl. Der Hohlraum dient dazu, einen Steuerbolzen 7
aufzunehmen. Im vorderen Teil ist der Läufer 16 weiter aufgebohrt, so daß eine innere
Feder 6 einfügbar ist. Die innere Feder 6 stützt sich einerseits am Fuß der Bohrung
und andererseits an einer' Verdickung am Ende des Steuerbolzens 7 ab.
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Über das Ende der Welle des Läufers 16 ist eine weitere äußere Feder
5 geschoben. In einem Lager 17 des elektrischen Schubgetriebes ist des weiteren
eine Kupplung 2 angebracht. Die Kupplung 2 ist mit dem Gewindestab fest verbunden
und bezüglich der Längsachse des Läufers verschiebbar. Die'Feder 5 ist so angebracht,
daß sie sich einerseits am Läufer 16 und andererseits an der Kupplung 2 abstützen
kann.
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Die Kupplung 2 steht mit dem Läufer 16 über Längsnuten in kraftschlüssiger
Verbindung. Innerhalb der Kupplung 2 sind Stifte 9 eingebracht, die im Steuerbolzen
7 eingehängt sind. Diese Stifte ragen in Bohrungen, die an der Wandung zwischen
Gewindestange 3 und Kupplung 2 angebracht sind. Die Stifte stoßen dabei gegen die
obere Auflage der eingedrehten Schrauberspindel 4. Die Schrauberspindel 4 ist mit
Rollenlagern 12 und 13 bezüglich der Gehäusewand gelagert. Der Antrieb der Schrauberspindel
erfolgt mittels eines nicht dargestellten Elektromotors und einem zwischengeschalteten
Getriebe, das mittels des nur teilweise dargestellten Zahnrades 14 die Schrauberspindel
4 antreibt. Am Ende der Schrauberspindel 4 ist eine Aufnahmevorrichtung 15 für die
Schraube vorgesehen.
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Der Steuerbolzen 7 führt durch den Hochfrequenzmotor hindurch und
wirkt auf einen Näherungsschalter 8 ein, der beispielsweise als induktiver Näberungsschalter
ausgebildet -ist. Dieser Näherungsschnlter 8 gibt ein Signal ab, wenn der Steuerbolzen
in seiner Nähe ist.
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Die Funktionsweise des elektrischen Schubgetriebes sei anhand des
Zeitdiagrammes nach Figur 4 und den Figuren 2 und 3, die verschiedenen Zustände
des Schubgetriebes darstellen, näher erläutert. Nach der Abgabe eines Startimpulses
nach Figur 4a, der beispielsweise manuell durch den Bedienenden erzeugt wird, wird
die Schrauberspindel durch einen Linkslauf des Läufers des Hochfrequenzmotors 1
nach vorn geschoben, bis die Spindel am Schrauberkopf aufsitzt.. Dieses findet zwischen
den Zeitpunkten 20 und 21 statt. In Figur 4e
ist hierbei der Weg
der Schrauberspindel erkennbar, während in Figur 4d der Hub der äußeren Feder 5
aufgezeigt ist.
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Der Zustand beim Ausdrehen der Schrauberspindel 4 zwischen den Zeitpunkten
20 und 21 ist in Figur 2 näher dargestellt. Durch den Gewindestab 3 wird die Schrauberspindel
4 nach vorne geschoben, so daß die Gegenkraft für die innere Feder 6 entfällt. Der
Steuerbolzen. 7 wird daher gegen den Kupplungsboden der Kupplung 2 gedrückt. Dadurch
wird das Signal des als Näherungsschalter ausgebildeten Signalgebers 8 ausgeschaltet,
so daß der Motor auch nach Beendigung des Startimpulses weiterlaufen kann. Dies
ist in Figur 4b dargestellt.
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Ist der Zeitpunkt 21 erreicht, schiebt sich die Kupplung 2 sind der
Steuerbolzen 7 gegen die äußere Feder 5 nach hinten, da die Gewinde stange 3 durch
die verhinderte Vorwärtsbewegung der Schrauberspindel 4 nach rückwärts gedrückt
wird, bis der. Näherungsschalter 8 die berührungslose Annäherung des Steuerbolzens
7 in ein elektrisches Schaltsignal umsetzt. Dieses Schaltsignal ist in Figur 4b
dargestellt und ist zum Zeitpunkt 22 gegeben. Die Feder 5 deren Weg in Figur 4d
dargestellt ist, ist durch die zurückgeschobene Kupplung 2 gespannt. Dies wird dadurch
bewirkt, daß durch das Aufsitzen der Schrauberspindel am Schrauberkopf die Drehbewegung
der Spindelstange nur dadurch aufgefangen werden kann, daß sich die Gewindestange
und die Kupplung in Richtung Antriebsmotor bewegt.
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Der Zustand des Schubgetriebes zum Zeitpunkt 22 ist in der Figur 3
näher dargestellt. Man erkennt die vollausdrehte Schrauberspindel 4 und das durch
die Gewindestange 3 hochgeschobene Kupplungsstück 2. Durch das Aufliegen der Gewinde
stange 3 auf dem Steuerbolzen 7 wird dieser in Richtung des Näherungsschalters 8
gedrückt.
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Die am Steuerbolzen befestigten Führungsstifte laufen lose mit.
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Durch den Impuls des Gebers 8 wird der Hochfrequenzmotor 1 abgeschaltet
und der nicht dargestellte Schraubermotor eingeschaltet. Der Schraubermotor schraubt
nun die Schraube fest. Dies bewirkt zwischen den Zeitpunkten 22 und 23 eine Entspannung
der Feder 5 (vgl. Figur 4d), da die Schraube geringfügig weiter eingedreht wird.
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Durch den Druck der Federn 5 und 6 wird bewirkt, daß die Schrauberspindel
4 fest auf der einzudrehenden Schraube aufsitzt. Liegt die Schraube am Zeitpunkt
23 an, so wird diese zwischen dem Zeitpunkt 23 und dem Zeitpunkt 24 mit einem vorgegebenen
Drehmoment festgezogen. Das dabei auftretende Drehmoment ist in Figur 4f dargestellt.
Ist das vorgegebene Drehmoment zum Zeitpunkt 24 erreicht, so wird ein Drehmomentsignal
abgegeben, das in Figur 4c dargestellt. Die Gewinnung eines geeigneten Abschaltsignales
ist nicht Gegenstand der Erfindung und ist bereits allgemein bekannt. Ein mögliches
Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 32 36 033 beschrieben.
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Ist das Drehmoment und der Drehwinkel erreicht, was durch den Drehmomentimpuls
nach Figur 4c festgestellt wird, so wird der nicht dargestellte Schraubermotor abgeschalten
und der Hochfrequenzmotor 1 umgepolt und wieder eingeschaltet, so daß die Schrauberspindel
4 zurückläuft. Die Feder 5 kehrt nach Figur 4d in ihren Ausgangspunkt zurück, da
der Gewindestab nicht mehr auf den Steuerbolzen drückt. Der Steuerbolzen 7 wird
daher durch die Feder 5 zurückgeschoben, so daß der SignalgPber abschaltet und der
Motor auch nach dem Ende des Drehmomentimpulses weiterläuft. Das Schubgetriebe nimmt
nun wiederum den Zustand nach Figur 2 ein, bei dem die innere Feder 6 vollständig
entspannt ist.
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Das Schubgetriebe wird abgeschaltet, wenn die Schrauberspindel 4 (vgl.
Fig. 4e) vollständig eingezogen ist. Dies wird dadurch erkannt, daß das obere Ende
der Schrauberspindel 4 auf die Stifte 9 einwirkt und dadurch bei weiterem Eindrehen
die Schrauberspindel 4 wiederum nach hinten schiebt und die Feder 6 spannt. Ist
zum Zeitpunkt 25 der Zustand nach Figur 1 wieder erreicht, so wird nach Figur 4b
vom Signalgeber 8 ein weiteres Signal abgegeben, so daß der Motor 1 abgeschaltet
wird.
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Die Spindel befindet sich entsprechend Figur 4e wieder in der Ruhestellung.
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Die Steuervorrichtung zur Steuerung des Motors 1 des Schubgetriebes
wird anhand einer einfachen Ansteuerschaltung nach Figur 5 näher erläutert. Ein
Startsignal nach Figur 4a ist an den dynamischen Setzeingang eines Flip-Flops 30
abgebbar. Der nicht invertierende Ausgang des Flip-Flops 30 führt zu einem dynamischen
Takteingang eines Flip-Flops 31. Am nicht invertierenden Ausgang des Flip-Flop 31
ist das Schaltsignal abnehmbar, so daß der Motor 1 die Spindel 4 ausdreht. Der invertierende
Ausgang des Flip-Flops 31 führt zum Eingang eines Flip-Flops 32. Der nicht invertierende
Ausgang des Flip-Flops 31 liefert ein Rücklaufsignal für den Motor 1, so daß die
Schrauberspindel 4 eingedreht wird. Der invertierende Ausgang des Flip-Flops 32
steht einerseits mit dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 30 und des weiteren mit
dem D-Eingang des Flip-Flops 32 in Verbindung. Die Flip-Flops 31 und 32 sind durch
das Signal N des Signalgebers 8, das in Figur 4b dargestellt ist, rücksetzbar. An
den Takteingang des Flip-Flops 32 ist des weiteren das Signal M des Drehmomentgebers
angeschlossen, das in Figur 4c dargestellt ist.
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Durch den Startimpuls wird das Flip-Flop 30 gesetzt und gibt ein Taktsignal
an das Flip-Flop 31. Da das Flip-Flop 32 rückgesetzt ist und am invertierenden Ausgang
des Flip-Flops 32 ein logisches 1-Signal anliegt wird dieses 1-Signal mit dem Taktimpuls
vom Flip-Flop 31 übernommen, was den Hochfrequenzmotor 1 einschaltet. Ist die Schrauberspindel
ausgedreht, so wird durch den Signalgeber 8 ein Signal N abgegeben und das Flip-Flop
31 wird zurückgesetzt. Das Flip-Flop 32, das nicht gesetzt war, ändert seinen Zustand
nicht.
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Dadurch.wird der Antrieb des Hochfrequenzmotors 1 abgeschaltet und
der Schraubermotor freigegeben.
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Ist das vorgegebene Anzugsmoment erreicht, wird durch den Taktimpuls
M, der entsprechend Figur 4c vom Momentengeber abgegeben wird, das Flip-Flop 32
gesetzt, da an seinem D-Eingang eine logische 1 anliegt. Dadurch wird der Hochfrequenzmotor
1 auf Rückwärtsbetrieb geschaltet.
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Die Spindel wird eingedreht. Durch den am Flip-Flop 30 anliegenden
Rücksetzimpuls bzw. dem logischen 0-Signal am D-Eingang des Flip-Flop 30 wird verhidert,daß
ein versehentliches Drücken der Taste Start eine Vorwärtsschaltung des Schubgetriebes
bewirkt, ohne daß der Rücklauf beendet ist. Erreicht nunmehr der Steuerbolzen 7
den Signalgeber 8. so wird wiederum entsprechend Figur 4b ein Signal abgegeben,
durch das das Flip-Flop 32 zurückgesetzt wird. Der Motor 1 schaltet ab und der Schraubvorgang
ist beendet.