EP0773854A1 - Schrauber und verfahren zum anziehen einer schraubverbindung mittels des schraubers - Google Patents

Schrauber und verfahren zum anziehen einer schraubverbindung mittels des schraubers

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EP0773854A1
EP0773854A1 EP95919965A EP95919965A EP0773854A1 EP 0773854 A1 EP0773854 A1 EP 0773854A1 EP 95919965 A EP95919965 A EP 95919965A EP 95919965 A EP95919965 A EP 95919965A EP 0773854 A1 EP0773854 A1 EP 0773854A1
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EP
European Patent Office
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screwdriver
input shaft
speed
output shaft
drive motor
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EP95919965A
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Gerold Mueller
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0773854B1 publication Critical patent/EP0773854B1/de
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    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1456—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers having electrical components
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    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1453—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the invention relates to a screwdriver according to the preamble of claim 1 and a method for tightening a screw connection according to the preamble of claim 9 or 10.
  • a screwdriver with a hydraulic pulse hammer mechanism is already known (US 4,418,764), in which the amount of effective screwing torque on the screwing tool can be determined by changing the cross section of an overflow channel by means of an adjusting screw.
  • the overflow channel is arranged between a high pressure chamber and a low pressure chamber and serves to equalize the pressure of a pressure medium.
  • the screwdriver is equipped with a mechanical switch-off device that switches off the rotary drive depending on the pressure of the pressure medium.
  • the screwdriver according to the invention with the characterizing features of claim 1 and the method according to the invention with the characterizing features of claim 9 or 10 has the advantage that a simple Structure of the screwdriver is made possible.
  • a desired tightening torque can be predefined in a simple manner, it not being necessary to change the cross section of the overflow channel.
  • a switch-off criterion for the drive motor can also be specified, so that a mechanical switch-off device is not required.
  • the present tightening torque M can be inferred in a simple manner. Together with a device for detecting the angle of rotation change ⁇ of the output shaft of the striking mechanism between successive angular pulses, a determination variable for the present screwing case (hard / soft) can then be determined.
  • a simple and precise method for tightening the screw connection can thus be specified, by means of which the required speed n of Input shaft of the hammer mechanism (target speed) can be specified depending on the respective screwing case. In this way, a high accuracy of the screwing torque of the screw connection can be achieved.
  • FIG. 1 shows a section through a handheld screwdriver designed according to the invention and
  • FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1.
  • a handheld screwdriver designated by 10 in FIG. 1 has a housing 11 in which a drive motor 12 is accommodated.
  • a drive shaft 13 of the drive motor 12 is coupled in a rotationally locking manner to an input shaft 16 of a striking mechanism 17 via a pinion 14 and a transmission gear 15.
  • the striking mechanism 17 in turn has an output shaft 18 which, with its end facing away from the striking mechanism 17, protrudes from the housing 11 of the handheld screwdriver 10 and carries a tool holder 19 there for a screwing tool (not shown).
  • the drive motor 12 is designed as an electric motor, in particular as an electronically commutated motor, and can be controlled via electrical connecting lines 20, 21.
  • the housing 11 forms a handle 23 which is oriented approximately radially away from a drive axis 22.
  • a pressure trigger 24 is accommodated in the handle 23, by means of which the drive motor 12 can be switched on and off via a switching device 25.
  • Drive motor 12 is supplied with electrical drive energy and, for this purpose, is connected to drive motor 12 or switching device 25 via electrical connecting lines (not shown).
  • the striking mechanism 17 is designed as a hydraulic impulse striking mechanism.
  • the input shaft 16 forms an approximately cylindrical rotary body 30 which is provided with an axial bore 31 for receiving the output shaft 18 and with a radial bore 32 for receiving a reciprocating piston 33.
  • the reciprocating piston 33 in turn has an axial through bore 34 through which the output shaft 18 extends.
  • a high-pressure chamber 35 and a low-pressure chamber 36 are formed within the rotating body 30 and are connected to one another via an overflow channel 37.
  • the overflow channel 37 runs inside the wall of the rotary body 30.
  • the interior of the rotary body 30 is filled with a pressure medium, for example a hydraulic oil.
  • the inside of the rotary body 30 is sealed off from the outside by a cover 38 at an opening of the radial bore 32 and by sealing means 39 on the output shaft 18.
  • the control cam 52 is designed such that the control cam 51 forces a displacement in the direction of a reduction in the volume of the high pressure chamber 35 once per complete relative rotation from the output shaft 18 to the reciprocating piston 33. This always occurs when the control cam 51 runs onto a control shoulder 53 of the control cam 52.
  • a return spring 54 By means of a return spring 54, the reciprocating piston 33 is returned to its starting position after the pulse has been delivered.
  • the pressure medium in the high pressure chamber 35 is pressurized, which leads to a momentum moment M being transmitted to the output shaft 18 via the cam control 40.
  • the magnitude of the momentum M is the pressure difference ⁇ p between the high pressure chamber 35 and the
  • the continuity equation applies to the volume flow dV / dt, i.e. the volume of the overflowing pressure medium corresponds exactly to the reduction in the volume of the high-pressure chamber 35.
  • ⁇ (t) represents the difference in the angular velocities of the input shaft 16 and the output shaft 18 and ⁇ indicates the rotational angle difference between these two shafts during the pulse output. Approximately, this angle of rotation difference ⁇ can be set equal to the angle of rotation ⁇ of the input shaft 18.
  • the named differential angular velocity ⁇ (t) then also corresponds in good approximation to the angular velocity and thus the rotational speed n of the input shaft 16. The above relationship therefore makes it clear that the volume flow dV / dt and thus the pressure difference ⁇ p (t) or the momentum M can be influenced by the differential angular velocity ⁇ (t) by the speed n of the input shaft 16.
  • Gear ratio i of the transmission gear 15 are directly related, the preselection of the speed n can be done via a corresponding control of the drive motor 12.
  • the means 27 for preselecting the speed n of the input shaft 16 have a handle 41 for setting a target speed n.
  • the handle 41 is designed, for example, as a rotary knob 47 protruding from the housing 11, which cooperates with the switching device 25 in such a way that the operator can preselect the required speed n at which the desired pulse torque M is set on the output shaft 18.
  • the switching device 25 is provided with corresponding electrical or electronic control means.
  • the handle 41 is used to specify the desired torque setpoint by identifying various switching positions of the rotary knob 47 with corresponding torque setpoints and the assignment of these torque setpoints to the corresponding speed solenoid values internally, e.g. by means of a table in a storage element.
  • Speed control device 42 which includes a transducer 43, which detects the actual speed of the input shaft 16 and forwards it via signal lines 45, 46 in signal form to a comparison device 42a of the speed control device 42. In the event of a speed deviation, the speed control device 42 adjusts the drive motor 12 accordingly, so that a stiff characteristic curve can be achieved.
  • the transducer 43 is designed as an incremental transducer which, in addition to the detection of the rotational speed n, also permits the determination of the angle of rotation ⁇ of the input shaft 16 between the successive angular pulses.
  • the input shaft 16 and the drive shaft 13 are rotationally coupled to one another during the screwing process, so that the speed n and the respective angle of rotation ⁇ of the input shaft 16 can also be determined in the illustrated arrangement of the transducer 43 on the drive shaft 13 via the transmission ratio i.
  • the start of a pulse delivery can be recognized, for example, from the speed curve n (t) by a significant drop in speed ⁇ n.
  • Speed control device 42 is assigned and which processes the signals received by the transducer 43 and transmitted via the connecting lines 45, 46.
  • the evaluation device 44 thus forms, together with the sensor 43, a device for detecting the
  • the already mentioned speed drop ⁇ n during the screwing process is also determined by means of the evaluation device 44 and used as a measure for determining the momentum moment M tapped on the tool holder 19. This is sufficiently precise, since it can be assumed that a correspondingly strong drop in speed .DELTA.n occurs with a large pulse output and vice versa.
  • the start of the pulse output is also signaled by the start of the speed drop ⁇ n, which is helpful for the aforementioned determination of the angle of rotation ⁇ of the input shaft 16 or the change in angle of rotation ⁇ of the output shaft 18.
  • the evaluation device 44 thus, together with the sensor 43, also forms a device for detecting the speed drop ⁇ n of the input shaft 16.
  • the ratio ⁇ n / ⁇ of the change in speed ⁇ n of the input shaft 16 to The change in the angle of rotation ⁇ of the output shaft 18 is determined and used as a determination variable for determining the target speed of the input shaft 16.
  • the ratio ⁇ n / ⁇ it is possible to draw conclusions about the present screwing case (hard / soft), since the speed drop ⁇ n is proportional to the momentum moment M.
  • a hard screwdriving case is characterized by a large ratio M / ⁇ , a soft screwdriving case by a small one. The same applies to the ratio ⁇ n / ⁇ .
  • the screw connection can be tightened particularly precisely to a desired torque.
  • the evaluation device 44 can be provided, for example, with a memory element in which reference variables of the ratio ⁇ n / ⁇ can be stored.
  • the determination of the change in the angle of rotation ⁇ of the output shaft 18 between successive rotary pulses by the evaluation device 44 also allows the specification of a switch-off criterion for the rotary drive.
  • a limit value ⁇ is stored in the evaluation device 44, which indicates a minimal change in the angle of rotation ⁇ of the output shaft 18 between successive angular pulses. If this limit value ⁇ is reached in the course of the screwing process, ie if ⁇ ⁇ ⁇ , the screwing torque of the screw connection due to successive angular momentum is no longer significant increases and the evaluation device 44 switches off the drive motor 12 accordingly.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment described.
  • the screwdriver can also be equipped with any other hydraulic pulse hammer mechanism, for example the multi-blade hammer mechanism known from US 4,418,764.
  • a transmission gear between the drive motor and the striking mechanism is not always necessary, depending on the motor type. This also applies to the speed control device.

Abstract

Der Schrauber ist mit einem hydraulischen Schlagwerk (17) ausgestattet, das eine mittels eines Antriebsmotors (12) drehend antreibbare Eingangswelle (16) und eine mit einem Schraubwerkzeug gekoppelte Ausgangswelle (18) hat. Das Schlagwerk (17) weist ferner eine Hochdruckkammer (35) und eine Niederdruckkammer (36) auf, die mit Druckmedium gefüllt und über einen Überströmkanal (37) miteinander verbunden sind. Der Überströmkanal (37) hat einen konstanten Strömungsquerschnitt. Ein an der Ausgangswelle (18) abgreifbares Impulsmoment (M) wird durch Veränderung der Drehzahl (n) der Eingangswelle (16) erzeugt. Der Schrauber (10) weist hierzu Mittel (27) zur Vorwahl der Drehzahl (n) der Eingangswelle (16) bzw. des Impulsmomentes (M) an der Ausgangswelle (18) auf.

Description

Schrauber und Verfahren zum Anziehen einer Schraubverbindung mittels des Schraubere
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Schrauber nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. von einem Verfahren zum Anziehen einer Schraubverbindung nach der Gattung des Anspruchs 9 oder 10. Es ist schon ein Schrauber mit hydraulischem ImpulsSchlagwerk bekannt (US 4,418,764), bei dem der Betrag des am Schraubwerkzeug wirksamen Schraubmoments durch Veränderung des Querschnitts eines Überstrδmkanals mittels einer Einstellschraube festlegbar ist. Der Überstromkanal ist zwischen einer Hochdruckkammer und einer Niederdruckkammer angeordnet und dient dem Druckausgleich eines Druckmediums. Darüber hinaus ist der Schrauber mit einer mechanischen Abschalteinrichtung versehen, die den Drehantrieb in Abhängigkeit des Drucks des Druckmediums abschaltet.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Schrauber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 oder 10 hat demgegenüber den Vorteil, daß ein einfacher Aufbau des Schraubers ermöglicht wird. Ein gewünschtes Schraubmoment ist auf einfache Weise vorgebbar, wobei eine Veränderung des Querschnitts des Überströmkanals nicht erforderlich ist. Durch die Erfassung der Drehwinkelanderung Δφ der Ausgangswelle zwischen aufeinanderfolgenden Drehimpulsen des Schlagwerks und durch den Vergleich der Drehwinkelanderung Δφ mit einem Schwellwert ε ist zudem ein Abschaltkriterium für den Antriebsmotor angebbar, so daß eine mechanische Abschalteinrichtung nicht benötigt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 genannten Schraubers möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausstattung des Schraubers mit einer Drehzahlregeleinrichtung, die die Drehzahl der Eingangswelle des Schlagwerks auf einen vorgegebenen Sollwert einstellt. Mittels einer Handhabe sind die Drehzahlsollwerte auf einfache Weise durch den Bediener vorwählbar. Durch Verwendung eines Elektromotors, insbesondere eines elektronisch kommutierten Motors als Drehantrieb wird eine gute Antriebsdynamik erreicht, so daß der Drehantrieb auch bei relativ starker Belastung zwischen aufeinanderfolgenden Drehimpulsen auf die vorgegebene Solldrehzahl beschleunigbar ist. Das Vorsehen eines Elektromotors hat zudem den Vorteil, daß der Schrauber mittels eines Akkumulators netzunabhängig betreibbar ist. Mit Hilfe einer Einrichtung zur Erfassung der Drehzahländerung Δn der Eingangswelle kann auf einfache Weise auf das vorliegende Schraubmoment M geschlossen werden. Zusammen mit einer Einrichtung zur Erfassung der Drehwinkeländerung Δφ der Ausgangswelle des Schlagwerks zwischen aufeinanderfolgenden Drehimpulsen kann dann eine Bestimmungsgrδße für den vorliegenden Schraubfall (hart/weich) ermittelt werden. Es ist somit ein einfaches und genaues Verfahren zum Anziehen der Schraubverbindung angebbar, mittels dessen die erforderliche Drehzahl n der Eingangswelle des Schlagwerkes (Solldrehzahl) in Abhängigkeit des jeweiligen Schraubfalls vorgebbar ist. Auf diese Weise läßt sich eine hohe Genauigkeit des Einschraubmomentes der Schraubverbindung erzielen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Handschrauber und Figur 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein in Figur 1 mit 10 bezeichneter Handschrauber hat ein Gehäuse 11, in dem ein Antriebsmotor 12 untergebracht ist. Eine Antriebswelle 13 des Antriebsmotors 12 ist über ein Ritzel 14 und ein Übersetzungsgetriebe 15 mit einer Eingangswelle 16 eines Schlagwerks 17 drehschlüssig gekoppelt. Das Schlagwerk 17 weist seinerseits eine Ausgangswelle 18 auf, die mit ihrem dem Schlagwerk 17 abgewandten Ende aus dem Gehäuse 11 des Handschraubers 10 herausragt und dort eine Werkzeughaiterung 19 für ein nicht näher dargestelltes Schraubwerkzeug trägt.
Der Antriebsmotor 12 ist als Elektromotor, insbesondere als elektronisch kommutierter Motor ausgebildet und über elektrische Anschlußleitungen 20, 21 ansteuerbar. Das Gehäuse 11 bildet einen etwa radial von einer Antriebsachse 22 weggerichteten Handgriff 23. Im Handgriff 23 ist ein Druckabzug 24 untergebracht, mittels dessen der Antriebsmotor 12 über eine Schalteinrichtung 25 an- bzw. ausschaltbar ist. Am dem Antriebsmotor 12 abgewandten Ende des Handgriffs 23 sitzt ein Akkumulator 26, der den Antriebsmotor 12 mit elektrischer Antriebsenergie versorgt und hierzu über nicht näher gezeigte elektrische Verbindungsleitungen mit dem Antriebsmotor 12 bzw. der Schalteinrichtung 25 verbunden ist.
Das Schlagwerk 17 ist als hydraulisches ImpulsSchlagwerk ausgebildet. Die Eingangswelle 16 bildet einen etwa zylindrischen Rotationskörper 30, der mit einer Axialbohrung 31 zur Aufnahme der Ausgangswelle 18 und mit einer Radialbohrung 32 zur Aufnahme eines Hubkolbens 33 versehen ist. Der Hubkolben 33 hat seinerseits eine axiale Durchgangsbohrung 34, die von der Ausgangswelle 18 durchragt wird. Innerhalb des Rotationskörpers 30 sind eine Hochdruckkammer 35 und eine Niederdruckkammer 36 ausgebildet, die über einen Überstromkanal 37 miteinander verbunden sind. Der Überstromkanal 37 verläuft dabei innerhalb der Wandung des Rotationskörpers 30. Das Innere des Rotationskörpers 30 ist mit einem Druckmedium, beispielsweise einem Hydraulikδl gefüllt. Nach außen ist das Innere des Rotationskörpers 30 durch einen Deckel 38 an einer Öffnung der Radialbohrung 32 und durch Dichtmittel 39 an der Ausgangswelle 18 dicht abgeschlossen. Zwischen Hubkolben 33 und Ausgangswelle 18 besteht eine Wirkverbindung über eine Nockensteuerung 40.
Beim Betrieb des Antriebsmotors 12 wird zunächst die Eingangswelle 16 und damit der Rotationskörper 30 über das Übersetzungsgetriebe 15 drehend angetrieben. Aufgrund von Reibkräften wird dabei die Ausgangswelle 16 ebenfalls drehend mitgenommen. Sobald ein an der Werkzeughaiterung 19 abgegriffenes Schraubmoment das Reibmoment übersteigt, können sich die Ausgangswelle 18 und die Eingangswelle 16 bzw. der Rotationskörper 30 gegeneinander verdrehen. Die mit dem Schraubwerkzeug verbundene Ausgangswelle 18 dreht dann langsamer als der beispielsweise in Richtung eines Pfeiles 50 (Figur 2) drehende Rotationskörper 30 mit Hubkolben 33. Wie aus Figur 2 hervorgeht, besteht die Nockensteuerung 40 aus einem fest mit der Ausgangswelle 18 verbundenen Steuernocken 51 und einer innerhalb der Durchgangsbohrung 34 am Hubkolben 33 angeordneten Steuerkurve 52. Die Steuerkurve 52 ist derart ausgebildet, daß der Steuernocken 51 einmal pro vollständiger Relatiwerdrehung von Ausgangswelle 18 zum Hubkolben 33 diesem eine Verschiebung in Richtung auf eine Verkleinerung des Volumens der Hochdruckkammer 35 hin aufzwingt. Dies erfolgt immer dann, wenn der Steuernocken 51 auf einen Steuerabsatz 53 der Steuerkurve 52 aufläuft. Mittels einer Rückstellfeder 54 wird der Hubkolben 33 nach der Impulsabgabe wieder in seine Ausgangsstellung zurückgestellt. Während der Verschiebung des Hubkolbens 33 wird das Druckmedium in der Hochdr tclckammer 35 mit Druck beaufschlagt, der dazu führt, daß über die Nockensteuerung 40 ein Impulsmoment M auf die Ausgangswelle 18 übertragen wird. Der Betrag des Impulsmomentes M ist dabei von der Druckdifferenz Δp zwischen der Hochdruckkammer 35 und der
Niederdruckkammer 36 abhängig, d.h. M = f(Δp). Der zeitliche Verlauf der Druckdifferenz Δp wird durch den durch den Überstromkanal 37 hindurchstrδmenden Volumenstrom dV/dt des Druckmediums bestimmt, d.h. Δp(t) = f(dV/dt).
Da das Druckmedium in erster Näherung als inkompressibel angenommen werden kann, gilt für den Volumenstrom dV/dt die Kontinuitätsgleichung, d.h. das Volumen des überströmenden Druckmediums entspricht genau der Verkleinerung des Volumens der Hochdruckkammer 35. Durch Umformung erhält man für den Volumenstrom:
dV/dt = dV/dγ * dγ/dt = dv/dγ * ω(t) wobei ω(t) die Differenz der Winkelgeschwindigkeiten von Eingangswelle 16 und Ausgangswelle 18 darstellt und γ die Drehwinkeldifferenz zwischen diesen beiden Wellen während der Impulsabgabe angibt. Näherungsweise kann diese Drehwinkeldifferenz γ gleich dem Drehwinkel α der Eingangswelle 18 gesetzt werden. Die genannte Differenz-Winkelgeschwindigkeit ω(t) entspricht dann ebenso in guter Näherung der Winkelgeschwindigkeit und somit der Drehzahl n der Eingangswelle 16. Durch die obenstehende Beziehung wird also verdeutlicht, daß der Volumenstrom dV/dt und damit die Druckdifferenz Δp(t) bzw. das Impulsmoment M über die Differenz-Winkelgeschwindigkeit ω(t) durch die Drehzahl n der Eingangswelle 16 beeinflußbar ist.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den Schrauber 10 mit Mitteln 27 zur Vorwahl der Drehzahl n der Eingangswelle 16 zu versehen. Auf diese Weise ist das an der Werkzeughalterung 19 abgreifbare Impulsmoment M auch ohne Querschnittsänderung des Überstrδmkanals 37 steuerbar. Da die Drehzahl n der Eingangswelle 16 und die Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors 13 über das jeweilige
Übersetzungsverhältnis i des Übersetzungsgetriebes 15 direkt zusammenhängen, kann die Vorwahl der Drehzahl n über eine entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 12 erfolgen.
Die Mittel 27 zur Vorwahl der Drehzahl n der Eingangswelle 16 weisen gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Handhabe 41 zum Einstellen einer Solldrehzahl n auf. Die Handhabe 41 ist beispielsweise als aus dem Gehäuse 11 herausragender Drehknopf 47 ausgebildet, der mit der Schalteinrichtung 25 derart zusammenwirkt, daß der Bediener die erforderliche Drehzahl n vorwählen kann, bei der sich das gewünschte Impulsmoment M an der Ausgangswelle 18 einstellt. Die Schalteinrichtung 25 ist dazu mit entsprechenden elektrischen bzw. elektronischen Steuermitteln versehen. Für - 7 -
den Anwender besonders vorteilhaft ist es, wenn die Handhabe 41 zur Vorgabe des gewünschten Drehmomentsollwertes benutzt wird, indem verschiedene Schaltstellungen des Drehknopfes 47 mit entsprechenden Drehmoment-Vorgabewerten gekennzeichnet sind und die Zuordnung dieser Drehmomentsollwerte zu den entsprechenden Drehzahlsoliwerten intern z.B. mittels einer Tabelle in einem Speicherelement erfolgt.
Darüber hinaus weisen die Mittel 27 zur Vorwahl der Drehzahl n der Eingangswelle 16 im Ausführungsbeispiel eine
Drehzahlregeleinrichtung 42 auf, die einen Aufnehmer 43 umfaßt, der die Istdrehzahl der Eingangswelle 16 erfaßt und über Verbindungsleitungen 45, 46 in Signalform an eine Vergleichseinrichtung 42a der Drehzahlregeleinrichtung 42 weiterleitet. Bei einer Drehzahlabweichung regelt die Drehzahlregeleinrichtung 42 den Antriebsmotor 12 entsprechend nach, so daß eine steife Kennlinie erzielbar ist.
Als Aufnehmer 43 kann ein beliebiger Drehzahlsensor
Verwendung finden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aufnehmer 43 als inkrementaler Meßwertgeber ausgebildet, der neben der Erfassung der Drehzahl n auch die Bestimmung des Drehwinkels α der Eingangswelle 16 zwischen den aufeinanderfolgenden Drehimpulsen zuläßt. Wie bereits erwähnt sind Eingangswelle 16 und Antriebswelle 13 beim Schraubvorgang drehschlüssig miteinander gekoppelt, so daß auch bei der dargestellten Anordnung des Aufnehmers 43 an der Antriebswelle 13 über das Übersetzungsverhältnis i die Drehzahl n und der jeweilige Drehwinkel α der Eingangswelle 16 ermittelbar sind. Der Beginn einer Impulsabgabe kann beispielsweise anhand des DrehzahlVerlaufes n(t) durch deutlichen Drehzahlabfall Δn erkannt werden. Mittels des zwischen zwei Drehimpulsen zurückgelegten Drehwinkels α der Eingangswelle 16 kann direkt auf den pro Drehimpuls aufgetretenen Verdrehwinkel (Drehwinkeländerung Δφ) der Ausgangswelle 18 geschlossen werden, da die Eingangswelle 16 über die Nockensteuerung 40 mit der
Ausgangswelle 18 gekoppelt ist. Vom gesamten Drehwinkel α zwischen zwei aufeinanderfolgenden Drehimpulsen müssen hier¬ zu lediglich 360 Grad abgezogen werden, d.h. Δφ = α - 2π. Zur Ermittlung der Drehwinkeldifferenz Δφ ist eine Auswerteeinrichtung 44 vorgesehen, der die
Drehzahlregeleinrichtung 42 zugeordnet ist und die die vom Aufnehmer 43 aufgenommenen und über die Verbindungsleitungen 45, 46 übertragenen Signale weiterverarbeitet. Die Auswerteeinrichtung 44 bildet somit zusammen mit dem Aufnehmer 43 eine Einrichtung zur Erfassung der
Drehwinkeländerung Δφ der Ausgangswelle 18 je Drehimpuls.
Neben der Drehzahl n der Eingangswelle 13 wird mittels der Auswerteeinrichtung 44 auch der bereits erwähnte Drehzahlabfall Δn während des Schraubvorgangs ermittelt und als Maß für Bestimmung des an der Werkzeughaiterung 19 abgegriffenen Impulsmomentes M verwendet. Dies ist hinreichend genau, da davon ausgegangen werden kann, daß sich bei großer Impulsabgabe ein entsprechend starker Drehzahlabfall Δn einstellt und umgekehrt. Gleichzeitig wird durch den Beginn des Drehzahlabfalles Δn auch der Beginn der Impulsabgabe signalisiert, was für die erwähnte Ermittlung des Drehwinkels α der Eingangswelle 16 bzw. der Drehwinkelanderung Δφ der Ausgangswelle 18 hilfreich ist. Die Auswerteeinrichtung 44 bildet somit zusammen mit dem Aufnehmer 43 auch eine Einrichtung zur Erfassung des Drehzahlabfalles Δn der Eingangswelle 16.
In der Auswerteeinrichtung 44 wird zusätzlich das Verhältnis Δn/Δφ von Drehzahländerung Δn der Eingangswelle 16 zur Drehwinkeländerung Δφ der Ausgangswelle 18 ermittelt und als Bestimmungsgrδße für die Festlegung der Solldrehzahl der Eingangswelle 16 herangezogen. Mit Hilfe des Verhältnisses Δn/Δφ kann auf den vorliegenden Schraubfall (hart/weich) rückgeschlossen werden, da der Drehzahlabfall Δn proportional zum Impulsmoment M ist. Bekanntermaßen ist ein harter Schraubfall durch ein großes Verhältnis M/Δφ gekennzeichnet, ein weicher Schraubfall durch ein kleines. Entsprechendes gilt auch für das Verhältnis Δn/Δφ. Da der Schraubfall Auswirkungen auf die erzielbare Genauigkeit des Anziehmomentes der Schraubverbindung hat, ist die Kenntnis dieser Größe von großer Bedeutung. Wird das ermittelte Verhältnis Δn/Δφ als Bestimmungsgrδße für die Vorwahl der Solldrehzahl der Eingangswelle 16 in der Auswerteeinrichtung 44 verwendet, läßt sich die Schraubverbindung besonders genau auf ein gewünschtes Drehmoment anziehen. Die Auswerteeinrichtung 44 kann hierzu beispielsweise mit einem Speicherelement versehen sein, in dem Referenzgrδßen des Verhältnisses Δn/Δφ abspeicherbar sind. Durch Vergleich des während des aktuellen Schraubvorganges ermittelten
Istverhältnisses Δn/Δφ mit den Referenzgrδßen kann eine entsprechende Drehzahlkorrektur am Antriebsmotor 12 automatisch vorgenommen werden.
Die Ermittlung der Drehwinkeländerung Δφ der Ausgangswelle 18 zwischen aufeinanderfolgenden Drehimpulsen durch die Auswerteeinrichtung 44 erlaubt auch die Angabe eines Abschaltkriteriums für den Drehantrieb. In der Auswerteeinrichtung 44 ist hierzu ein Grenzwert ε abgespeichert, der eine minimale Drehwinkeländerung Δφ der Ausgangswelle 18 zwischen aufeinanderfolgenden Drehimpulsen angibt. Wird dieser Grenzwert ε im Verlauf des Schraubvorganges erreicht, d.h. ist Δφ ≤ ε, wird das Versehraubungsmoment der Schraubverbindung durch aufeinanderfolgende Drehimpulse nicht mehr nennenswert erhöht und die Auswerteeinrichtung 44 schaltet den Antriebsmotor 12 entsprechend ab.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der Schrauber auch mit einem beliebigen anderen hydraulischen Impulsschlagwerk, beispielsweise dem aus der US 4,418,764 bekannten Lamellenschlagwerk ausgestattet sein. Auch ein Übersetzungsgetriebe zwischen Antriebsmotor und Schlagwerk ist je nach Motortyp nicht in jedem Falle erforderlich. Dies gilt auch für die Drehzahlregeleinrichtung.

Claims

Ansprüche
1. Schrauber, insbesondere Handschrauber, mit einem hydraulischen Schlagwerk (17) , das eine mittels eines Antriebsmotors (12) drehend antreibbare Eingangswelle (16) und eine mit einer Werkzeughalterung (19) gekoppelte, gegenüber der Eingangswelle (16) verdrehbare Ausgangswelle (18) hat, und das wenigstens eine Hochdruckkammer (35) und wenigstens eine Niederdruckkammer (36) aufweist, die jeweils mit einem Druckmedium gefüllt und über wenigstens einen Überströmkanal (37) miteinander verbunden sind, wobei das Druckmedium in der Hochdruckkammer (35) bei einer Relatiwerdrehung von Eingangswelle (16) und Ausgangswelle (18) zueinander mit Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber (10) zwecks Beeinflussung eines an der Ausgangswelle (18) abgreifbaren Impulsmomentes (M) Mittel (27) zur Vorwahl einer Drehzahl (n) der Eingangswelle (16) aufweist.
2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (27) zur Vorwahl der Drehzahl (n) eine Drehzahlregeleinrichtung (42) für den Antriebsmotor (12) aufweisen.
3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (27) zur Vorwahl der Drehzahl (n) bzw. des Impulsmomentes (M) eine Schalteinrichtung (25) zur Einstellung verschiedener Impulsmomentsollwerte mittels verschiedener Drehzahlsollwerte aufweisen.
4. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (12) durch einen Elektromotor gebildet wird.
5. Schrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als elektronisch kommutierter Motor ausgebildet ist.
6. Schrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor mittels eines Akkumulators (26) netzunabhängig betreibbar ist.
7. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber (10) mit einer Einrichtung (43, 44) zur Erfassung einer Drehzahländerung (Δn) der Eingangswelle (16) versehen ist.
8. Schrauber nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber (10) mit einer Einrichtung (43, 44) zur Erfassung einer Drehwinkelanderung (Δφ) der Ausgangswelle (18) versehen ist.
9. Verfahren zum Anziehen einer Schraubverbindung mittels eines Schraubers (10), der mit einem Antriebsmotor (12) und mit einem drehimpulserzeugenden Schlagwerk (17) versehen ist, welches Schlagwerk (17) eine mittels des Antriebsmotors (12) drehend antreibbare Eingangswelle (16) aufweist und eine mit einer Werkzeughalterung (19) für ein Schraubwerkzeug gekoppelte Ausgangswelle (18) hat, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schraubvorgangs das Verhältnis Δn/Δφ von Drehzahländerung (Δn) der Eingangswelle (16) zur Drehwinkeländerung (Δφ) der Ausgangswelle (18) ermittelt wird und daß dieses Verhältnis Δn/Δφ als
Bestimmungsgröße für die Vorwahl der Solldrehzahl der Eingangswelle (16) in einer Auswerteeinrichtung (44) herangezogen wird.
10. Verfahren zum Anziehen einer Schraubverbindung mittels eines Schraubers (10) , der mit einem Antriebsmotor (12) und mit einem drehimpulserzeugenden Schlagwerk (17) versehen ist, welches Schlagwerk (17) eine mittels des Antriebsmotors (12) drehend antreibbare Eingangswelle (16) aufweist und eine mit einer Werkzeughalterung (19) für ein
Schraubwerkzeug gekoppelte Ausgangswelle (18) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (12) des Schraubers (10) dann abgeschaltet wird, wenn die Drehwinkelanderung (Δφ) der Ausgangswelle (18) bei aufeinanderfolgender Drehimpulsabgabe des Schlagwerks (17) einen festgelegten Schwellwert (ε) erreicht bzw. unterschreitet.
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