-
-
Elektrischer Schrauben/Mutterndreher mit einem
-
Elektromotor Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schrauben/Mutterndreher
mit einem Elektromotor, mittels dessen Welle über ein Getriebe ein in ein Spannfutter
eingesetztes Dreherwerkzeug antreibbar ist.
-
Mechanisch angetriebene Schraubendreher sind bekannt. Am gebräuchlichsten
sind dabei pneumatische Antriebe. Es ist aber auch bekannt, den Antrieb elektrisch
vorzunehmen.
-
Hierzu werden vielfach Handbohrmaschinen eingesetzt, deren Spannfutter
eine Dreherwerkzeugklinge aufnehmen.
-
Pneumatisch angetriebene Schraubendreher werden mit Drehmomentbegrenzern
ausgerüstet, die ein Uberdrehen der Schraube verhindern. Für elektrisch angetriebene
Schraubendreher sind entsprechende Drehmomentbegrenzer einsetzbar. Allgemein sind
solche Drehmomentbegrenzer jedoch aufwendig, insbesondere dann, wenn es sich um
kleine Einheiten für den Heimwerkerbedarf handelt.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schrauben/Mutterndreher
zu schaffen, bei dem eine Drehmomentbegrenzung möglich ist ohne einen speziellen
Drehmomentbegrenzer.
-
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
Elektromotor ein Einphasensynchronmotor mit dauermagnetischem Läufer dient, dessen
Kippmoment zusammen mit
der Getriebeübersetzung die maximale Drehmomentleistung
des Schrauben/Mutterndrehwerkzeuges festlegt, und daß eine Drehrichtungssperre vorgesehen
ist.
-
An die Stelle eines Drehmomentbegrenzers tritt bei diesem Schrauben-
oder Mutterndreher die Eigenschaft des Einphasensynchronmotors, bei Erreichen seines
Kippmoments abzukippen und bestrebt zu sein, seine Drehrichtung zu ändern. Das Abkippen
und damit das Stoppen der Drehbewegung wird zwar erreicht, die Drehrichtungssperre
sorgt jedoch dafür, daß das Werkzeug nicht unbeabsichtigt rückwärts läuft.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
das Kippmoment bzw. damit die Drehmomentbegrenzung mittels eines Vorwiderstandes
zur Motorwicklung einstellbar ist. Die Veränderung der Drehmomentbegrenzung ist
damit auf einfache Weise einrichtbar.
-
Um die Drehrichtung des Werkzeuges von vornherein festlegen zu können,
ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die an einem
Getriebeteil angreifende Drehrichtungssperre umschaltbar ist.
-
Eine solche Drehrichtungssperre soll flach und einfach aufgebaut sein.
Dies ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erreicht, wenn an einer
Seitenfläche eines Getriebeteiles zwei konzentrische, einander zugewandte, mit radialem
Abstand voneinander verlaufende Kurvenbahnen vorgesehen sind, in deren Verlauf je
ein nockenförmiger Anschlag ausgebildet ist, wobei der Anschlag an einer der beiden
Kurvenbahnen in einer Drehrichtung und der Anschlag an der anderen der beiden Kurvenbahnen
in der anderen
Drehrichtung wirksam ist, und wenn ein federbelasteter
schwenkbarer Arm vorgesehen ist, der einen vorspringenden Ansatz trägt, welcher
zwischen die beiden Kurvenbahnen hineinragt und an einer der beiden Kurvenbahnen
gleitend anliegt, wobei durch ein von einem Betätigungsorgan her ausgelöstes Verschwenken
des Armes der Ansatz an die andere der beiden Kurvenbahnen gleitend anlegbar ist.
-
Vorzugsweise sind dabei der Arm und eine ihn federbelastende Blatt
feder als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgebildet.
-
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen elektrischen Schrauben- oder Mutterndreher
mit einem Einphasensynchronmotor als Antriebsaggregat und Fig. 2 einen Schnitt durch
das Gerategehäuse zur Darstellung einer einfach wirkenden Drehrichtungssperre.
-
In Fig. 1 ist mit 1 das Gehäuse eines Schrauben/Mutterndrehers bezeichnet,
in dem zwei Montageplatten 2 und 3 mit Abstand voneinander untergebracht sind. An
einer Seite der Montageplatte 2 ist ein selbstanlaufender zweipoliger Einphasensynchronmotor
4 befestigt, der einen mit mindestens einer Erregerwicklung 5 versehenen U-förmigen
Stator 6 und einen zylindrischen Läufer 7 aufweist. Der Läufer besteht aus einem
dauermagnetischen Material und ist diametral magnetisiert; er ist zwischen den zu
Polschuhen geformten Enden der beiden Schenkel des Stators 6 angeordnet. Die Läuferwelle
8 ist in zwei Lagerschilden 9 und 10 gelagert und greift durch das Lagerschild 10
und die Montageplatte 2 hindurch. Ein derartiger Einphasensynchronmotor kann
bei
relativ kleinen Abmessungen eine relativ große Leistung abgeben, wodurch er für
den Antrieb eines Schrauben- bzw. Mutterndrehers kleiner Abmessungen sehr gut geeignet
ist.
-
Zwischen den Montageplatten 2 und 3 ist ein Untersetzungsgetriebe
11 angeordnet. Es handelt sich dabei beispielsweise um ein vierstufiges Zahnradgetriebe.
Zur Bildung dieses Zahnradgetriebes ist auf die Läuferwelle 8 ein Ritzel 12 aufgesetzt,
das mit einem ersten Zahnrad 13 zusammenwirkt, welches auf einer zwischen den beiden
Montageplatten 2 und 3 angeordneten Welle 14 drehbar gelagert und mit einem zweiten
Ritzel 15 fest verbunden ist. Dieses zweite Ritzel 15 arbeitet mit einem zweiten
Zahnrad 16 zusammen, das auf einer in den Montageplatten 2 und 3 drehbar gelagerten
zweiten Welle 17 seinerseits drehbar gelagert und mit einem dritten Ritzel 18 fest
verbunden ist. Dieses dritte Ritzel 18 wirkt mit einem dritten Zahnrad 19 zusammen,
das wiederum auf der Welle 14 drehbar gelagert und mit einem vierten Ritzel 20 verbunden
ist. Das vierte Ritzel 20 wirkt mit einem vierten Zahnrad 21 zusammen, das feststehend
auf der Welle 17 angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Welle 17 vom Einphasensynchronmotor
4 her mit einer durch das Untersetzungsgetriebe 11 festgelegten Untersetzung angetrieben.
Der Aufbau des Getriebes ist nur beispielhaft zu sehen.
-
Da die Anlaufrichtung eines Einphasensynchronmotors nicht festliegt,
ist zur Festlegung der Anlaufrichtung eine Drehrichtungssperre 22 vorgesehen, die
allerdings drehrichtungsumschaltbar ist. Die Drehrichtungssperre 22 wirkt mit dem
ersten Zahnrad 13 zusammen. Fig. 2 zeigt von dem Untersetzungsgetriebe außer dem
Zahnrad 13 auch das
Ritzel 12, das auf der Läuferwelle 8 angeordnet
ist. Zur Bildung der Drehrichtungssperre sind an einer Seitenfläche des Zahnrades
13 zwei konzentrische, einander zugewandte, mit radialem Abstand voneinander verlaufende
Kurvenbahnen 46 und 47 vorgesehen, in deren Verlauf je ein nockenförmiger Anschlag
48 bzw. 49 ausgebildet ist. Die Orientierung der Anschläge ist so getroffen, daß
jeweils einer in einer der beiden Drehrichtungen wirksam werden kann. Die beiden
Kurvenbahnen 46 und 47 können durch die seitlichen Wände entweder einer nutförmigen
Vertiefung in der Seitenfläche des Zahnrades 13 oder von Erhebungen an der Seitenfläche
dieses Zahnrades gebildet sein. Es ist ein federbelasteter, um eine Welle 50 schwenkbarer
Arm 51 vorgesehen, der einen vorspringenden Ansatz 52 trägt, welcher zwischen die
beiden Kurvenbahnen 46 und 47 hineinragt und an einer der beiden Kurvenbahnen gleitend
anliegt. Die Federbelastung für den Arm 51 ist durch eine streifenförmige, seitlich
neben dem Arm verlaufende Blattfeder 53 gebildet, die mit ihren einen Ende 54 im
Bereich der Schwenkachse des Armes 51 mit diesem in Verbindung steht und die sich
mit ihrem anderen Ende 55 an einem feststehenden Teil des Gehäuses 1 abstützt. Der
Arm 51 und die Blattfeder 53 sind als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet. Da
die Blattfeder 53 wie eine Spreizfeder wirkt, übt sie auf den Arm 51 ein Kraft aus,
die bestrebt ist, den an ihm vorgesehenen Ansatz 52 an die Kurvenbahn 47 angelegt
zu halten.
-
Wird das Zahnrad 13 mit einer Drehrichtung im Uhrzeigersinn angetrieben,
so kommt der an der Kurvenbahn 47 vorgesehene Anschlag 49 mit dem Ansatz 52 am Arm
51 in Wirkverbindung, wodurch ein weiteres Drehen in dieser Drehrichtung unterbunden
wird. Dies hat zur Folge, daß der Einphasensynchronmotor von sich aus seine Drehrichtung
umkehrt
und das Zahnrad nun entgegen dem Uhrzeigersinn antreibt. In dieser Drehrichtung
schiebt die Kurvenbahn 47 den Ansatz 52 am Arm 51 vor sich her, bis er über den
Anschlag 49 hinweggleitet. Das bedeutet, daß diese Drehrichtung nicht blockiert
wird. Damit in der gesperrten Drehrichtung das Anschlagen des Anschlages 49 am Ansatz
52 gedämpft wird, ist der Arm 51 in seiner Längsrichtung begrenzt elastisch nachgiebig.
Dies wird erreicht, indem der Arm 51 aufgelöst ist zu einem achterförmigen Oval.
-
Diese Formgestaltung gestattet ein elastisches Nachgeben sowohl in
Richtung des Ansatzes 52 zur durch die Welle 50 gebildeten Schwenkachse des Armes
51 als auch in umgekehrter Richtung. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß beim
Wirksamwerden der Drehrichtungssperre keine zu starken Stöße auf das Untersetzungsgetriebe
übertragen werden.
-
Zum Umschalten der Drehrichtungssperre ist ein Betätigungsorgan 57
vorgesehen, das als entgegen der Wirkung einer Feder 58 aus einer Ruhelage in eine
Betriebslage verstellbarer Schieber 59 ausgebildet ist. In der in Fig. 2 dargestellten
Ruhelage des Schiebers 59 liegt ein freies Ende 60 desselben dem Ende 55 der Blattfeder
53 gegenüber. Wird der Schieber 59 in Richtung des Pfeiles 61 verstellt, so drückt
sein Ende 60 auf das Ende 55 der Blattfeder 53 und verstellt dabei diese ebenfalls
in Richtung des Pfeiles 61 unter weiterer Vorspannung der Blattfeder 53. Dies hat
zur Folge, daß der Arm 51 im Uhrzeigersinn um die Welle 50 verschwenkt wird, bis
der an ihm vorgesehene Ansatz 52 nunmehr an der Kurvenbahn 46 zum Anliegen kommt.
Dreht sich das Zahnrad 13 in der zum Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung, so
kommt nunmehr der Anschlag 48 mit dem Ansatz 52 in Wirkverbindung, wodurch die Drehbewegung
in dieser Drehrichtung gestoppt wird und der Synchronmotor seine Drehrichtung ändert.
-
Dreht sich dann das Zahnrad 13 im Uhrzeigersinn, so wird der Anschlag
52 von der Kurvenbahn 46 verstellt, bis er über den Anschlag 49 hinweg gleitet.
In diesem Fall kann der Einphasensynchronmotor seine Drehrichtung beibehalten.
-
Kehrt der Schieber 59 wieder in seine Ruhelage zurück, so hat die
Blattfeder 53 Gelegenheit, sich zu entspannen und ebenfalls in ihre ursprüngliche
Lage zurückzukehren. Der Arm 51 wird dann in Richtung zur Kurvenbahn 47 hin verschwenkt,
bis der an ihm vorgesehene Ansatz 52 wieder in dieser Kurvenbahn 47 anliegt und
die Drehrichtung im Uhrzeigersinn sperrt.
-
Das Betätigungsorgan 57 kann von Hand verstellt werden, wozu auf den
aus dem Gehäuse 1 herausragenden Teil 62 gedrückt wird. Sehr zweckmäßig ist es,
wenn das Betätigungsorgan 57 wahlweise unmittelbar vom Schalter zum Ein- und Ausschalten
des Einphasensynchronmotors verstellt wird, in welchem Falle dieser Schalter dann
beispielsweise als Wippschalter mit drei Schaltlagen ausgebildet sein kann.
-
Bei der Betätigung dieses Wippschalter aus seiner Ruhelage heraus
in einer Richtung wird das Werkzeug in der Drehrichtung zum Eindrehen bzw. Aufschrauben
und bei Betatigung des Wippschalters in der anderen Richtung unter Umschaltung der
Drehrichtungssperre in der entgegengesetzten Richtung zum Herausdrehen bzw. Abschrauben
angetrieben.
-
Die Welle 17 ist durch die Montageplatte 3 hindurch nach außen geführt.
Außerhalb des Gehäuses 1 trägt diese Welle ein Spannfutter 23, in das wahlweise
verschiedene Werkzeuge 24, wie Kreuzkopf oder Schlitzschraubendreherklingen, aber
auch Mutternschlüssel einspannbar sind.
-
Vor die Erregerwicklung 5 des Einphasensynchonmotors 4 ist ein Vorwiderstand
25 geschaltet. Dieser Vorwiderstand 25 ist einstellbar mittels eines aus dem Gehäuse
herausgeführten Stellers 27. Durch ein Verstellen des Vorwiderstandes kann das Kippmoment
des Einphasensynchronmotors bzw. damit eine Drehmomentenbegrenzung verschoben bzw.
verstellt werden. Das Kippmoment bzw. die Drehmomentbegrenzung kann damit auf einen
gewünschten Bereich eingestellt werden.