DE4413328C2 - Drehmomentmeßeinrichtung für stationäre Schrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Drehmomentmeßeinrichtung (US-PS 4,773, 289) ist das Zwischenrad auf einer seitlich auslenkbaren Halterung gelagert. Diese Halterung ist verschwenkbar um eine Achse, die sich parallel zu den Drehachsen von An­ triebswelle und Abtriebswelle erstreckt. Die auslenkbare Halterung ist ihrerseits im Gehäuse gelagert, in dem die Antriebswelle und die Abtriebswelle ebenfalls gelagert sind. Die an der verschwenkbaren Halterung für das Zwi­ schenrad gemessene Kraft wird über eine Kraftmeßeinrich­ tung gemessen. Die bekannte Vorrichtung baut vergleichs­ weise groß. Durch die schwenkbare Lagerung des Zwischen­ rads verändern sich die Zahneingriffsverhältnisse und dies kann unter Umständen einen erhöhten Verschleiß bewirken.

Weiterhin ist es beim Stand der Technik bekannt, die Schrauberwelle getrennt ausgebildet. Zwischen einer An­ triebswelle und einer damit fluchtenden Abtriebswelle ist die Drehmomentmeßeinrichtung eingesetzt. Die Drehmoment­ meßeinrichtung arbeitet dabei nach dem Prinzip der Tor­ sionsmessung mit Dehnmeßstreifen.

Eine solche Vorrichtung ist aufwendig. Es muß Energie auf die laufende Schrauberwelle übertragen werden, beispiels­ weise induktiv oder mit Schleifringen. Außerdem müssen Signale von einem rotierenden Teil abgeführt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die gemessene Torsion nur in einem beschränkten Bereich linear zum zu messenden Drehmoment verläuft.

Bei einem anderen bekannten Prinzip des Standes der Tech­ nik wird zur Messung des Drehmoments an Schraubern ein Reaktionsmoment gemessen. Dieses Meßsystem ist unter ande­ rem deshalb nachteilig, weil die Drehmomentmessung bei den kurzfristigen Bremsvorgängen beeinträchtigt wird durch die zusätzlich einwirkenden Trägheitsmomente der rotierenden Teile.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kompakt bauende Drehmomentmeßeinrichtung zu schaffen, welche eine einfache Lagerung von Antriebswelle, Abtriebswelle und Zwischenrad ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1.

Die erfindungsgemäße Drehmomentmeßeinrichtung ist einfach aufgebaut und sehr betriebssicher. Sie baut klein in einem starren Gehäuse. Zur Ermittlung des Drehmoments wird eine Kraft gemessen, die mit dem festen Wert eines Hebelarms multipliziert wird.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Zentrierung der Welle im Gehäuse mittels eines umlaufenden, schneiden­ förmigen Bundes erfolgt.

Die Messung der Kraft kann mit unterschiedlichen Kraftmeß­ geräten erfolgen. Als besonders zweckmäßig hat es sich er­ wiesen, daß das Kraftmeßgerät einen Druckmeßaufnehmer auf­ weist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckmeßaufnehmer ein Quarzkraftmeßring.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß der Druckmeßaufnehmer Dehnungsmeßstreifen besitzt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Unteransprüchen.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfin­ dung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung eines stationären Schraubers mit der Drehmomentmeßeinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Ebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang Ebene III-III gemäß Fig. 1.

In einem Gehäuse 5 ist eine Antriebswelle 2 gelagert, die mittels eines Motors 1 angetrieben wird. Die Antriebswelle 2 ist drehfest über eine Nut-Feder-Verbindung mit einem als Stirnrad ausgebildeten Antriebsrad 17 verbunden. Das Antriebsrad 17, das in Richtung des Pfeils 8 (vgl. Fig. 3) gedreht wird, überträgt seine Drehbewegung auf ein ebenfalls als Stirnrad ausgebildetes Zwischenrad 4, das in Richtung des Pfeils 9 dreht. Das Zwischenrad 4 kämmt so­ wohl mit dem Antriebsrad 17 als auch mit dem Abtriebsrad 18, das ebenfalls im Gehäuse 5 drehbar gelagert ist. Das Abtriebsrad 18 nimmt die geteilte Abtriebswelle 3 mit. Die Drehbewegung des oberen Teils der Abtriebswelle 3 wird über eine Vielkeilausbildung auf den unteren Teil der Ab­ triebswelle 3 übertragen, die sich in Richtung des Pfeils 10 dreht. Am unteren Ende der Abtriebswelle 3 sitzt eine Schrauberklinge 11, die in den Kopf einer Befestigungs­ schraube 12 eingreift und die Schraube in eine Gewindeboh­ rung 14 eines zusammenzufügenden Werkstücks 13 ein­ schraubt. Der untere Teil der Abtriebswelle 3 kann mit Hilfe der Zylindereinheit 21 in Richtung des Pfeils 20 ab­ wärts zum Eindrehen verfahren werden.

Das Antriebsrad 17 ist über zwei Kugellager 22 und 23 im Gehäuse 5 gelagert, das Abtriebsrad 18 über zwei Kugella­ ger 24 und 25. Das Zwischenrad 4 ist mittels eines Rollen­ lagers 26 auf einer zentralen Welle 6 gelagert. Diese Wel­ le 6 ist in ihrem unteren Bereich in einem schneidenförmi­ gen Bund 5a des Gehäuses 5 geführt. Der schneidenförmige Bund 5a erlaubt eine quer zur Drehachse 7 erfolgende Bewe­ gung der Welle 6 an ihrem oberen Ende. Bei einer Belastung mit einer Kraft K_ges, welche die Summe der beiden Einzel­ kräfte K₁ und K₂ ist, die auf die Welle 6 wirken, drückt der Ansatz 6a gegen das Kraftmeßgerät 15. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Kraftmeßgerät 15 einen Druckmeßaufnehmer auf. Dieser Druckmeßaufnehmer ist ein Quarzkraftmeßring 15a. Zu dem Kraftmeßgerät gehört weiter­ hin eine mittels der Mutter 15c vorgespannte Dehnschraube 15b. Eine durch das zu messende Moment ausgeübte Druck­ kraft addiert sich zur Vorspannkraft der Dehnschraube 15b bzw. reduziert die Vorspannkraft bei gegensinniger Kraft­ einwirkung. Das Prinzip der Kraftmessung mittels eines Quarzkraftmeßrings ist bekannter Stand der Technik.

Claims (5)

1. Drehmomentmeßeinrichtung für stationäre Schrauber, bei der eine Antriebswelle (2) und eine Abtriebswelle (3) parallelachsig nebeneinander angeordnet und mittels eines Zwischenrads (4) drehgekoppelt sind, wobei das Zwischenrad (4), die Antriebswelle (2) und die Ab­ triebswelle (3) in einem Gehäuse (5) gelagert sind und die auf eine Welle (6) des Zwischenrads (4) ausgeübte, quer zur Drehachse (7) des Zwischenrads (4) verlaufende Kraft mittels eines Kraftmeßgeräts (15) gemessen wird, wobei die Welle (6) mit einem Ansatz (6a) verbunden ist, der an dem Kraftmeßgerät (15) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2), die Abtriebswelle (3) und die das Zwischenrad (4) lagernde Welle (6) sämtlich in einem gemeinsamen Gehäuse (5) gelagert sind, wobei die Welle (6) auf einer Seite des Zwischenrads (4) im Ge­ häuse (5) zentriert ist und sich auf der gegenüber­ liegenden Seite des Zwischenrads (4) über den Ansatz (6a) und über das Kraftmeßgerät (15) am Gehäuse (5) ab­ stützt.

2. Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Welle (6) im Gehäuse (5) mit­ tels eines umlaufenden, schneidenförmigen Bundes (5a) erfolgt.

3. Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßgerät (15) einen Druckmeßaufnehmer auf­ weist.

4. Drehmomentmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßaufnehmer ein Quarzkraftmeßring (15a) ist.

5. Drehmomentmeßeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßaufnehmer Dehnungsmeßstreifen besitzt.