DE4243501C2 - Elektrischer Schraubendreher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schraubendreher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Ein derartiger Schraubendreher ist in dem DE-GM 91 09 407 beschrieben. Dort ist an der Kupplung eine Betätigungskappe vorgesehen, die beim Erreichen eines eingestellten Einschraubmoments axial verschoben wird. Diese Axialverschiebung wird über einen Mikroschalter oder einen Sensor zum Abschalten und Bremsen des Motors ausgewertet. Der Mikroschalter beansprucht einen beträchtlichen Bauraum und läßt sich kaum in Konstruktionen integrieren, bei denen ein kompakter Aufbau des Schraubendrehers wesentlich ist. Der elektronische Sensor ist ein teueres Bauteil. Sein Einbau ist hinsichtlich der notwendigen Justierung problematisch.

In der DE 36 36 229 A1 ist der Aufbau eines mehrstufigen Planetengetriebes bei einem Schraubendreher gezeigt.

Aus der DE 37 42 952 A1 ist eine elektrische Handwerkzeug­ maschine, insbesondere Drehmomentschrauber, mit einem Planetenradgetriebe bekannt. Einem Hohlrad des Planeten­ radgetriebes ist ein Motorabschalter zugeordnet, der durch eine Relativdrehung des Hohlrades über Koppelglie­ der schaltbar ist. Dieser Aufbau ist aufwendig und bean­ sprucht einen beträchtlichen Bauraum in der Maschine. Darüber hinaus ist das Justieren des Schalters problema­ tisch.

In der nicht vorveröffentlichten DE 41 23 349 C1 ist ein Schrauber mit einer ersten Stelleinrichtung für das Dreh­ moment und mit einer zweiten Stelleinrichtung für eine Kupplung mit variablem Auslösemoment beschrieben. Durch gemeinsames Verstellen der beiden Stelleinrichtungen wird das Auslösemoment der Kupplung in Abhängigkeit vom gewähl­ ten Drehmoment verstellt. Dadurch lassen sich unabhängig vom Schraubfall annähernd gleiche Drehmomentkennlinien erreichen.

Elektronische Schaltungen für den Motor sind in der DE 38 22 986 C2, der DE 38 42 346 C2 und der DE 38 42 347 C2 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schraubendreher der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Schalteinrichtung einfach und raumsparend aufgebaut ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem elektrischen Schraubendreher der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dieser Aufbau ist einfach und beansprucht kaum zusätzlichen Bauraum, so daß sich eine solche Schalteinrichtung in vorhandene Konstruktionen integrieren läßt.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrische Kontakt ein Schaltnocken. Ein solcher läßt sich einfach am Außenumfang des Hohlrades ausformen oder einsetzen. Trifft beim Ansprechen der Kupplung der Schaltnocken direkt oder unter Vermittlung eines elektrisch leitenden Wälzkörpers, insbesondere einer Schaltkugel, auf den Gegenkontakt, dann entsteht dadurch ein elektrisch leitender Kontaktschluß, der das Abschalten des Motors einleiten kann. Es ist jedoch auch möglich, beim Ansprechen der Kupplung einen bis dahin bestehenden Kontakt zu öffnen. Hierfür kann die Schaltstelle als Vertiefung ausgebildet sein. Auch dies läßt sich zum Abschalten des Motors auswerten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines elektrischen Schraubendrehers schematisch,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Schalteinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels und

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Funktionsweise,

• a) die Grundstellung,
• b) die Ansprechstellung der Kupplung,
• c) eine Stellung nach dem Ansprechen der Kupplung.

In einem Gerätegehäuse (1) ist ein nicht näher dargestellter Elektromotor angeordnet, dessen Motorwelle (2) ein Ritzel (3) trägt, das das Sonnenrad eines Planetengetriebes bildet. In das Sonnenrad (3) greifen Planetenräder (4), die mit einem Hohlrad (5) kämmen. Achsen (6) der Planetenräder (4) sitzen an einem Planetenradträger (7), an dem eine Werkzeugaufnahme (8) für ein nicht näher dargestelltes Schraubwerkzeug ausgebildet ist. Das Planetengetriebe kann auch zweistufig aufgebaut sein. Das Schraubwerkzeug eignet sich dann auch zum Bohren (vgl. DE 36 36 229 A1).

Das Hohlrad (5) stützt sich in Richtung der gemeinsamen Mittelachse (A) an einem Bund (9) in einem Getriebegehäuse (10) ab. Das Getriebegehäuse (10) sitzt drehfest in dem Gerätegehäuse (1).

An dem Hohlrad (5) sind bei der Ausführung nach den Fig. 1, 2 stirnseitig zwei Kupplungsnocken (11, 12) ausgebildet, die um 180° bezogen auf die Achse (A) gegeneinander versetzt sind. Den Kupplungsnocken (11, 12) sind Kupplungskugeln (13, 14) zugeordnet, die in Durchbrechungen (15, 16) des Getriebegehäuses (10) sitzen. An den Kupplungskugeln (13, 14) liegt ein Druckring (17) an, der von einer Druckfeder (18) belastet ist. Die Druckfeder (18) sitzt in einer Verstellkappe (19). Mit dieser läßt sich die Vorspannung der Druckfeder (18) zur Einstellung eines gewünschten Einschraubmoments, bei dem die Kupplung anspricht, verstellen.

Am Außenumfang des Hohlrades (5) sind beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 zwei Schaltnocken (20, 21) als elektrischer Kontakt ausgebildet. Den Schaltnocken (20. 21) ist als Gegenkontakt eine elektrisch leitende Schaltkugel (22) zugeordnet, die in einer Aussparung (23) des Getriebegehäuses (10) sitzt. Außen an dem Getriebegehäuse (10) ist bei der Schaltkugel (22) ein federelastisches Kontaktblech (24) befestigt.

Anstelle der Kugeln (13, 14, 22) könnten auch andere Körper, insbesondere Wälzkörper, vorgesehen sein. Kugeln sind jedoch in der Praxis die einfachste Lösung. Die Nocken (11, 12, 20, 21) können direkt an das Hohlrad (5) angeformt sein. Es ist jedoch auch möglich, in das Hohlrad (5) eingesetzte Nocken zu verwenden.

Die Schaltkugel (22) kann gegenüber dem gehäusefesten Kontaktstück (Kontaktblech 24) frei sein oder mit diesem fest verbunden sein. Anstelle der Schaltkugel (22) kann auch eine nasenförmige Anformung am Kontaktblech (24) vorgesehen sein, die durch die Aussparung (23) greift.

Die gewünschte elektrische Kontaktgabe über die Schaltkugel (22) beim Ansprechen der Kupplung läßt sich auf verschiedene Weisen erreichen. Beispielsweise ist das Getriebegehäuse (10) elektrisch nichtleitend und das elektrisch leitende Hohlrad (5) steht über das Planetenradgetriebe im übrigen im elektrischen Kontakt mit einem Lager oder dem nicht dargestellten Motorgehäuse. Ein dort vorgesehener Kontaktanschluß und ein Kontaktanschluß am Kontaktblech (24), die im Stromkreis des Motors bzw. dessen elektronische Ansteuerschaltung liegen, können dann über die Schaltkugel (22) kontaktiert werden. Besteht dagegen zum Hohlrad (5) keine durchgehende elektrisch leitende Verbindung, dann kann beispielsweise über einen Schleifring das Hohlrad (5) elektrisch kontaktiert werden. Es ist in einem solchen Fall auch möglich, dem Hohlrad (5) eine zweite elektrisch leitende Schaltkugel mit einem weiteren Kontaktblech zuzuordnen, so daß beim Ansprechen der Kupplung über die beiden Kontaktbleche bzw. über die beiden Schaltkugeln ein Kontaktschluß erfolgt.

Besteht auch das Getriebegehäuse (10) aus einem elektrisch leitenden Material, dann ist das Kontaktblech (24) bzw. die Schaltkugel (22) entsprechend zu isolieren.

Die elektromechanische Wirkungsweise der beschriebenen Schalteinrichtung wird anhand von Fig. 6 beschrieben:

Beim Schraubbetrieb - vor Ansprechen der Kupplung - liegt bzw. liegen die Kupplungskugel (13) bzw. die Kupplungskugeln (13, 14) unter der Wirkung der Druckfeder (18) neben der Kupplungsnocke (11) bzw. den Kupplungsnocken (11, 12), so daß das Hohlrad (5) im Getriebegehäuse (10) blockiert ist. In dieser Grundstellung liegt die Schaltkugel (22) neben dem Schaltnocken (20 bzw. 21). Sie ist dabei vom Kontaktblech (24) beabstandet, so daß keine Kontaktgabe stattfindet (vgl. Fig. 6a).

Wird danach dann beim Einschrauben einer Schraube das mittels der Verstellkappe (19) eingestellte Einschraub- Drehmoment erreicht, dann wandert bzw. wandern die Kupplungskugel (13) bzw. die Kupplungskugeln (13, 14) an den Kupplungsnocken (11, 12) gegen die Kraft der Druckfeder (18) hoch, wobei das Hohlrad (5) eine Relativdrehung (R) gegenüber dem Getriebegehäuse (10) um die Achse (A) durchführt. Dabei gelangt der Schaltnocken (20 bzw. 21) unter die Schaltkugel (22) und drückt diese gegen das Kontaktblech (24), wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktblech (24) und dem Hohlrad (5) entsteht. Dieser elektrische Kontakt wird zur Auslösung des Abschaltens des Motors und dessen Abbremsen durch die nicht näher dargestellte, an sich bekannte Schalteinrichtung ausgewertet (vgl. Fig. 6b).

Infolge eines gewissen Nachlaufes dreht sich das Hohlrad (5) weiter in Richtung (R). Dabei verläßt bzw. verlassen die Kupplungskugel (13) bzw. die Kupplungskugeln (13, 14) die Kupplungsnocke (11) bzw. die Kupplungsnocken (11, 12). Gleichzeitig wandert der Schaltnocken (20 bzw. 21) unter der Schaltkugel (22) durch, so daß diese nicht mehr eine elektrische Verbindung zwischen dem Hohlrad (5) und dem Kontaktblech (24) bildet (vgl. Fig. 6c). Die Kontaktgabe ist damit wieder unterbrochen.

Der Durchmesser der Schaltkugel (22) ist kleiner als der Durchmesser der Kupplungskugeln (13, 14). Dementsprechend ist bzw. sind die Schaltnocken (20, 21) kürzer als die Kupplungsnocken (11, 12). Dadurch ist gewährleistet, daß die Schaltkugel (22) kurz vor und kurz nach dem Ansprechen der Kupplung noch nicht oder nicht mehr zu einem elektrischen Kontakt führt. Die Kontaktierung und damit die Auslösung eines elektrischen Schaltimpulses ist dadurch eng auf den Zeitpunkt des Ansprechens der Kupplung begrenzt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 nur eine Kupplungsnocke (11) und eine Kupplungskugel (13) und dementsprechend nur eine Schaltnocke (20) vorgesehen. Dies hat den Vorteil, daß dem Schraubwerkzeug für den Nachlauf eine Drehung von 360° bis zum Stillstand zur Verfügung steht. Das Schraubwerkzeug wird dementsprechend auch bei höheren Drehzahlen nicht nachschlagen. Ungünstig dabei ist jedoch, daß die Kraftübertragung in der Grundstellung (vgl. Fig. 6a) wegen der nur einen Kupplungskugel (13) und des nur einen Kupplungsnockens (11) unbefriedigend ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind drei Kupplungsnocken (11, 12, 12′) und drei Kupplungskugeln (13, 14, 14′) und dementsprechend drei Schaltnocken (20, 21, 21′) jeweils um 120° um die Achse (A) verteilt vorgesehen. Dadurch ist zwar im Schraubbetrieb eine günstige Kraftverteilung erreicht und ein gleichmäßiges Einwirken der Druckfeder (18) über den Druckring (17) auf die Kupplungskugeln (13, 14, 14′) gewährleistet. Es kann jedoch nach dem Ansprechen der Kupplung (vgl. Fig. 6c) schnell zu einem Nachschlagen des Schraubwerkzeugs vor dem Abschalten des Motors kommen, was für den Benutzer unangenehm ist und darüber hinaus Geräusche erzeugt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind zwei Kupplungsnocken (11, 12) und zwei Kupplungskugeln (13, 14) sowie nur eine einzige Schaltnocke (20) vorgesehen. Die Kupplungsnocken (11, 12) liegen in unterschiedlichen radialen Abständen zur Achse (A) und die Kupplungskugeln (13, 14) laufen auf unterschiedlichen Kreisbahnen (B1 bzw. B2). Dadurch ist gewährleistet, daß das Hohlrad (5) beim Nachlauf erst nach einer Drehung von 360° in Richtung (R) wieder in seine Grundstellung (vgl. Fig. 6a) gelangt, so daß mit einem Nachschlagen kaum zu rechnen ist. Außerdem ist eine sichere Kraftübertragung in der Grundstellung (vgl. Fig. 6a) gewährleistet, da die Kraftübertragung zwischen zwei Kupplungskugeln (13, 14) und zwei Kupplungsnocken (11, 12) erfolgt. Es wäre auch möglich, bei Verbindung der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 4 und 5 drei Kupplungsnocken und drei Kupplungskugeln auf drei Kreisbahnen unterschiedlicher Radien anzuordnen, wenn stirnseitig an dem Hohlrad (5) bzw. dem Getriebegehäuse (10) hierzu ausreichend Platz zur Verfügung steht.

Claims (8)

1. Elektrischer Schraubendreher mit einem Planetengetriebe, dessen Hohlrad axial im Getriebegehäuse abgestützt ist und stirnseitig mit einer Kupplung zusammenwirkt, die beim Erreichen eines eingestellten Drehmoments anspricht, und mit einer Schalteinrichtung, die beim Ansprechen der Kupplung durch eine Relativdrehung (R) zwischen einem Hohlrad (5) und einem Getriebegehäuse (10) um eine gemeinsame Achse (A) betätigt wird und den Motor abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Hohlrades (5) wenigstens ein elektrischer Kontakt (20, 21) ausgebildet ist, dem ein gehäusefester Gegenkontakt (24, 22) zugeordnet ist, so daß beim Ansprechen der Kupplung (11 bis 19) der Kontakt (20, 21) unter den Gegenkontakt (24, 22) gelangt, so daß der Motor abschaltet.

2. Elektrischer Schraubendreher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt von wenigstens einem Schaltnocken (20, 21) gebildet ist.

3. Elektrischer Schraubendreher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt einen elektrisch leitenden Wälzkörper, insbesondere Schaltkugel (22), der in einer Aussparung (23) des Getriebegehäuses (10) geführt ist, und ein gehäusefestes Kontaktstück (24) aufweist, dem der Wälzkörper (22) gegenübersteht.

4. Elektrischer Schraubendreher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ebensoviele Kontakte (20, 21, 21′) am Außenumfang des Hohlrades (5) wie Kupplungsnocken (11, 12, 12′) stirnseitig am Hohlrad (5) und/oder Kupplungskugeln (13, 14, 14′) vorgesehen sind.

5. Elektrischer Schraubendreher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Kupplungsnocken (11, 12) und zwei Kupplungskugeln (13, 14) auf unterschiedlichen stirnseitigen Radien (B1, B2) des Hohlrades (5) und eine Schaltstelle (20) vorgesehen sind.

6. Elektrischer Schraubendreher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schaltkugel (22) kleiner als der Durchmesser der Kupplungskugeln (13, 14) ist und/oder der Schaltnocken (20, 21) kürzer als der Kupplungsnocken (11, 12) ist.

7. Elektrischer Schraubendreher nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (5) und sein Schaltnocken (20, 21) elektrisch leitend sind.

8. Elektrischer Schraubendreher nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (10) elektrisch nichtleitend ist und in Durchbrechungen (15, 16) die Kupplungskugeln (13, 14) geführt sind.