DE2516951C3

DE2516951C3 - Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors eines elektrisch betriebenen Schraubers

Info

Publication number: DE2516951C3
Application number: DE2516951A
Authority: DE
Inventors: Fritz Ing.(Grad.) 7021 Stetten Schaedlich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1981-09-03
Also published as: FR2307621A1; IT1059973B; DE2516951B2; US4056762A; DE2516951A1; CH605039A5; JPS51128100A; FR2307621B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors eines elektrisch betriebenen Schraubers, insbesondere eines Schlagschraubers, mit einer elektrischen Begrenzungseinrichtung für das Schraubenanzugsdrehmoment.

Aus der DE-AS U 39 079 ist ein Drehschlagschrauber mit einem Drehmomentregler bekanntgeworden, der bei Erreichen des geforderten Anzugsmomentes mit Hilfe eines Zeitschalters den Anzugsvorgang einer Schraube unterbricht. Bei dieser bekannten Anordnung wird mittels eines mechanischen Drückers gleichzeitig mit der Inbetriebnahme des Drehschlagschrauber mechanisch ein Zeitschalter in Betrieb gesetzt, welcher die Einschraubdauer und somit indirekt das Anzugsmoment des Schraubers begrenzt. Insbesondere bei Verwendung einer derartigen Anordnung bei einem Schlagschrauber ist eine exakte Begrenzung des Drehmomentes nur schwer möglich, weil der unter Umständen stark schwankende Zeitanteil beim schlagfreien Eindrehen der Schraube in die Begrenzungsdauer eingeht und daher eine exakte Begrenzung des Momentes beim Schlagschrauben nicht möglich ist. Weiterhin ist wegen der mechanischen Kupplung der Einschaltvorgänge von Antriebsmotor und Zeitschal twerk stets der Einbau des Zeitschaltwerkes in den Schrauber notwendig, was jedoch in vielen Anwendungsfällen konstruktive Schwierigkeiten bereitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors

ίο eines elektrisch betriebenen Schraubers, insbesondere eines Schlagschraubers, zu schaffen, bei der mit Hilfe einer elektrisch einschaltbaren Begrenzungseinrichtung für das Schraubenanzugsdrehmoment eine exakte Begrenzung mit möglichst geringem konstruktiven und

■ 5 schaltungstechnischen Aufwand möglich ist; die Anordnung soll betriebssicher arbeiten und so gestaltet sein, daß im Betrieb vorkommende Unterschiede zwischen den einzelnen Schraubfällen die Wirkungsweise der Steuereinrichtung nicnt beeinträchtigen. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang wichtig, daß beim Schlagschrauben zeitliche Unterschiede durch verschiedene, frei einlaufende Schraubenlängen das Schraubenanzugsdrehmoment praktisch nicht beeinflussen, während bei einem normalen Schraubfall ohne Schlagen durch ein exaktes, leicht reproduzierbares Einschaltkritcrium ein definierter Schraubvorgang erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zuvor genannte Begrenzungseinrichtung für das Schraubenanzugsdrehmoment durch den Einschaltstromimpuls (in) oder durch den vom ersten Schlag hervorgerufenen Stromimpuls (/3) des Motorstromes selbsttätig auslösbar ist. Als Stromimpuls kann dabei entweder der Einschalt-Stromimpuls des Schraubers benutzt werden oder bei einem Schlagschrauber der erste Stromimpuls bei Beginn des effektiven Schiagens; im letzteren Fall wird der Einschalt-Stromimpuls entweder zur Einschaltung der Begrenzungseinrichtung benutzt oder abgedämpft. Die Begrenzungseinrichtung kann als Zeitschaltieil oder als Impulszähler aufgebaut sein und wahlweise durch den Einschalt-Stromimpuls gestartet werden. Die Verwendung des Einschalt-Stromimpulses zum Einschalten der Begrenzungseinrichtung hat den Vorteil, daß Schlagsyslerne bzw. Schraubfälle, die keine eindeutige Stromzunahme nach dem Eindrehvorgang aufweisen, trotzdem sicher angesteuert werden können.

Die Variante, bei der der Einschalt-Stromimpuls abgedämpft wird und der erste Stromimpuls bei Beginn des Schiagens zum Starten der Begrenzungseinrichtung benutzt wird, hat den Vorteil, daß das Schraubenanzugsdrehmoment eines Schlagschraubers sehr exakt nur auf das Schlagen dosiert werden kann. Bei Verwendung des Einschalt-Stromimpulses des Schraubers zum Starten der Begrenzungseinrichtung empfiehlt sich die Verwen-

5Ί dung eines Zeitschaltteiles zur Begrenzung der zugeführten elektrischen Energie, wobei die Gesamtenergie für das Eindrehen und das sich eventuell anschließende Schlagen begrenzt wird. Wird dagegen die Begrenzung der Schraubenergie durch Dosierung der Schlagzahl mittels eines Impulszählers durchgeführt, so ist es zweckmäßiger, zum Starten der Begrenzungseinrichtung den ersten Stromimpuls bei Beginn des Schiagens zu verwerten, weil dann die Schlagenergie getrennt überwachbar ist. Die hierzu benötigte elektrische Schaltungsanordnung ist zwar etwas aufwendiger als hei Verwendung eines Zeitgliedes, sie ist jedoch ι ι fächer und betriebssicherer als diejenige für die Überwachung des Drehmomentes zur Begrenzung des

Schraubenanzugsdrehmomentes und läßt eine exaktere Begrenzung der Schraubenergie zu. Das Schraubenanzugsdrehmoment ist im anschließenden Text zur Unterscheidung zwischen Schraubfall und Schlagschraubfall sowie zur Wortabkürzung auch als Schraubenergie bzw. Schlagenergie bezeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung tyid nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektromotorischen Schraubers mit einer vorgeschalteten Einrichtung zur Begrenzung der Schraubenergie,

Fig.2a und 2b eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Begrenzungseinrichtung mit Zeitschalu.eil,

Fig.3a und 3b eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Begrenzungseinrichtung mit einem Impulszähler,

Fig.4 eine Schaltungsanordnung für eine Begrenzungseinrichtung mit Zeitschaltteil,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung für e^:ne Begren-Zungseinrichtung mit einem Impulszähler und

Fig.6 eine Schaltungsanordnung zur Ergänzung der Schaltungen gemäß F i g. 4 und 5 zur Unterdrückung des Einschal t-Stromimpulses.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Schlagschrauber bezeichnet. der über ein elektrisches Verbindungskabel 11 und einen Stecker 12 an eine Einrichtung zur Begrenzung der Schraubenergie für einen definierten Schraubfall anschließbar ist. Die Begrenzungseinrichtung 13 ist über ein Kabel 14 und einen Netzstecker 15 an eine beliebige, geeignete Stromversorgung anschließbar, beispielsweise an ein Versorgungsnetz mit gegenüber der Normalfrequenz von 50 Hz erhöhter Frequenz. Begrenzungseinrichtung und Schrauber werden mit der gleichen Stromart gespeist. Die Begrenzungseinrichtung 13 kann auch in den Schlagschrauber 10 integriert werden. Sie ist wahlweise als Zeitschaltteil zur zeitlichen Begrenzung der Schraubenergie oder als Impulszähler zur Dosierung der Schlagzahl ausgebildet und wird weiter unten noch näher erläutert.

F i g. 2a zeigt schematisch den Verlauf des Motorstromes eines Universalmotors zum Antrieb des Schraubers. Der Strom / steigt beim Einschalten zunächst steil an und erreicht einen Wert, der wesentlich über dem Betriebsstrom liegt. Dieser Einschalt-Stromimpuls kann zum Einschalten eines Zeitschaltgerätes benutzt werden, wie dies anhand von 2b angedeutet ist. Das Zeitschaltteil, welches in diesem Fall die Begrenzungseinrichtung 13 bildet, wird zur Zeit fo eingeschaltet; zur Zeit /|, welche für einen definierten Schraubfall zuvor an dem Zeitschaltteil eingestellt worden ist, wird die Zufuhr elektrischer Energie zum Antriebsmotor des Schraubers beendet. Beim Anschluß eines Schlagschrauber umfaßt die Energiebegrenzung das Eindrehen und das Festschlagen der Schraube.

F i g. 3a zeigt den Verlauf des Motorstromes eines Schlagschraubers mit Universalmotorantrieb. Beim Einschalten steigt der Strom / zunächst über den Dauerstrom hinaus an; er fällt dann auf den Dauerstrom ab während des Eindrehvorganges der Schraube und verläuft während des Schiagens sägezahnförmig. Der Einschalt-Stromimpuls wird, wie F i g. 3b zeigt, dazu benutzt, ein Begrenzungsglied 13 in Bereitschaftsstellung zu bringen. Das Begrenzungsglied 13 ist in diesem Fall als Impulszähler ausgebildet. Die Zählung beginnt mit dem ersten Sägezahn-Stromimpuls bei Beginn des Schiagens. Die Schlagzahl ist an dem Impulszähler für einen definierten Schraubfall einstellbar. Der Zeitpunkt.

zu dem der Einschalt-Stromstoß d^n Impulszähler in Bereitschaft setzt, ist mit fc bezeichnet, der Zeitpunkt des ersten Schlag-Stromimpulses mit r₃. 3ei u ist die im voraus eingestellte Impulszahl erreicht und der Motorstrom wird unterbrochen, so daß der Schrauber stiilge^cetzt wird. Der Einschalt-Stromimpuls bei I2 geht im dargestellten Fall nicht in die Zählung ein. Die Steueranordnung kann aber auch so abgewandelt werden, daß der Einschalt-Stromimpuls völlig unterdrückt wird und der Impulszähler bei 1, durch den ersten Schlag-Stromimpuis in Betrieb gesetzt wird.

Fig. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung für den Schrauber, bei der die Begrenzung der Schraubenergie über ein Zeitschalttei! erfolgt. Dieses ist im dargestellten Fall so aufgebaut, daß ein Stromwandler 16 mit seiner Primärwicklung 17 in den Versorgungsstromkreis eines Universalmotors M eingeschaltet ist, welcher den Antriebsmotor des Schraubers darstellt. Die beiden, an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Versorgungsleitungen des Motors M sind mit 18 und 19 bezeichne:. Als Versorgungsnt'z dient ein Wechseispannungsnetz mit erhöhter Frequenz von 100, 150 oder 300 Hz, da so bei Verwendung eines Universalmotors als Antriebsmotor eine erhöhte Antriebsleistung bei sonst unveränderter Auslegung des Antriebes erzielbar ist.

In der Versorgungsleitung 18 zwischen der Primärwicklung 17 des Stroiiwandlers und dem Universalmotor Mliegt ein Ruhekontakt c/3/12 eines abfallverzögerten Relais c/3 und ein Schaltkontakt eines zweipoligen Schalters 5, dessen zweiter Schaltkontakt mit dem ersten mechanisch gekoppelt ist und in der Versorgungsleitung 19 angeordnet ist. Die Sekundärwicklung des Stromwandler? 16 ist mit 20 bezeichnet. Ihre beiden Wicklungsenden Find an die äußeren Anschlüsse A und B eines Potentiometers ρ angeschlossen, zwis.chen dessen beweglichem Abgriff 21 und dem Anschluß B ein Hilfsrelais dl angeschlossen ist.

Das Hilfsrelais dl besitzt einen Arbeitskontakt dl/12, der im Zug einer Leitung 22 zwischen den Versorgungsleitungen 18 und 19 liegt und beim Ansprechen des Hilfsrelais d 1 ein anzugsverzögertes Relais c/2 einschaltet, das ebenfalls im Zug der Leitung 22 eingeschaltet ist. Parallel zu dem Arbeitskontakt des Hilfsrelais d\ und dem anzugsverzögerten Relais d2 liegt die Reihenschaltung eines Arbeitskontaktes c/2/12 des anzugsverzögerten Relais c/2 sowie eines abfallverzögerten Relais d 3.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 wirkt folgendermaßen:

Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird der Schalter S geschlossen und der Universalmotor M an das Wechselspannungsnetz angeschlossen. Der Motorstrom steigt zunächst stark an und liefert einen Einschalt-Stromimpuls bei fo (Fig. 2), durch welchen das Stromimpuls bei ίο (Fig. 2), durch welchen das Zeitschaltteil gestartet wird. Dies geschieht derart, daß in der Sekundärwicklung 20 des Stromwandlers 16 ein Strom fließt, dessen zugehöriger Spannungsabfall am Abgriff 21 des Potentiometers ρ ausreicht, um das Hilfsrelais dl zu betätigen und dessen Arbeitskontakt dl/12 in der Leitung 22 zu schließen. Hierdurch wird das anzugsverzögerte Relais c/2 eingeschaltet, die Verzögerungszeit π ist so gewählt, daß für einen definierten Schraubfall eine ausreichende Schraubenergie als Produkt von Zeit und Größe des Motorstromes zur Verfugung gestellt wird. Im Zeitpunkt π zieht das Relais c/2 an. und über seinen ietzt Beschlossenen

Arbeitskontakt c/2/12 wird das abfallverzögerte Relais c/3 eingeschaltet; dessen Ruhekontakt d3/i2 öffnet sich und der Motorstrom ist unterbrochen.

Der Wiedereinschaltvorgang ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Er erfolgt mit Hilfe des abfallverzögerten Relais di, welches nach einem weiteren Zeitraum wieder abfällt, wodurch der Ruhekontakt </3/12 geschlossen wird. Der Schrauber kann jetzt über den Schalter Swieder eingeschaltet werden.

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Schlagenergie für einen definierten Schraubfall mittels eines Impulszählers zur Dosierung der Schlagzahl. Gleiche Teile sind in Fig. 5 mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 4 versehen. Der Stromwandler 16 mit seiner Primärwicklung 17 liegt also wiederum im Zug der Versorgungsleitung JS; die Rücklciiung zum Wechselspannungsnetz ist mit 19 bezeichnet, der Schalter zur Inbetriebnahme des Schraubers mit Sund der Universal-Antriebsmotor mit M. An die Sekundärwicklung 20 des Stromwandlers ist wiederum ein to Potentiometer ρ angeschlossen, zwischen dessen Anschlüssen 21 und ßdas Hilfsrelais d 1 liegt.

Der Arbeitskontakt d\l\2 im Zug der Leitung 22 schaltet einen Impulszähler d'2 zwischen den Versorgungsleitungen 18 und 19 ein.

An dem Impulszähler d'2 wird im voraus für einen definierten Schlag-Schraubfall eine geeignete Impulszahl entsprechend der notwendigen Schlagzahl des Schraubers eingestellt. Der Schrauber wird zu einem bestimmten Zeitpunkt durch Schließen des zweipoligen Schalters S an das Wechselspannungsnetz angeschlossen, woraufhin der Motorstrom zunächst stark ansteigt und bei f2 sein Maximum erreicht. Durch diesen Einschaltstromstoß fließt über die Primärwicklung 17 und somit über die Sekundärwicklung 20 des Stromwandlers 16 ein Strom, dessen Spannungsabfall am Potentiometer ρ ausreicht zum Einschalten des Hilfsrelais di. Damit ist der Impulszähler d'2 eingeschaltet und zählbereit: dieser Zustand ist in F i g. 3 mit η bezeichnet und dauert an bis zum Zeitpunkt fj, zu dem die Schraube eingedreht ist, und der erste Schlag auf die Schraube erfolgt mit einem entsprechenden Stromimpuls. Nun beginnt der Impulszähler d'2 zu zählen; beim Erreichen der vorgewählten Schlagzahl, d. h. der eingestellten Impulszahl, schaltet der Zähler den Ruhekontakt d'2/12 in der Versorgungsleitung 18, wodurch der Motorstrom unterbrochen wird. Zur Wiederinbetriebnahme des Schraubers muß der Zähler d' 2 zurückgestellt werden. Erst dann kann die Maschine wieder eingeschaltet werden.

Fig.6 zeigt eine Schaltungsvariante, mit deren Hilfe der Einschalt-Stromimpuls zur Zeit Io (Fig. 2) bzw. η (Fig. 3) unterdrückt werden kann; dabei ist zwischen den Anschlußpunkten A und B wiederum das Potentiometer ρ eingeschaltet, an dessen beweglichem Abgriff 21 über eine Diode 23 die Parallelschaltung eines Kondensators 24 und des Hilfsrelais d 1 liegt. Durch den Kondensator wird der Einschalt-Stromimpuls aufgefangen, so daß das Hilfsrelais di nicht anspricht. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 und Fig.4 könnte nun das Zeitschaltteil beispielsweise nach einer Eindrehzeit der Schraube entsprechenden, fest vorgegebenen Zeit eingeschaltet werden, so daß über das Zeitschaltteil nur die Schlagenergie eines Schlagschrauber begrenzt würde. Bei der Anordnung gemäß den Fig.3 und 5 könnte die Unterdrückung des Einschalt-Stromimpulses bei (2 zweckmäßig sein, wenn man die Begrenzungsanordnung nicht bereits beim Einschalten des Schlag-Schraubers, sondern erst nach Abschluß des Eindrehvorgangs bei Beginn des Schiagens einschalten will.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnungen eingeschränkt; insbesondere könnte die dargestellte elektromechanische Steuerung gemäß den Fig.4 bis 6 durch eine elektronische Steuerschaltung ersetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors eines elektrisch betriebenen Schraubers, insbesondere eines Schlagschraubers, mit einer elektrischen Begrenzungseinrichtung für das Schraubenanzugsdrehmoment, dadurch gekennzeichnet, daß diese Begrenzungseinrichtung (13) durch den Einschaitstromimpuls (ίο) oder durch den vom ersten Schlag hervorgerufenen Stromimpuls (tj) des Motorstromes selbsttätig auslösbar ist.

2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (13) von der gleichen Versorgungsspannung wie der Schrauber gespeist wird.

3. Schrauber nach Anspruch ' oder 2, dadurch gekonnzeichnet, daß die Begrenzung des Schraubenanzugsdrehmomentes über ein Zeitschaltteil erfolgt (Fig. 4).

4. Schrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (13) ein erstes Hilfsrelais (d 1) besitzt, welches bei Inbetriebnahme des Schraubers ein anzugsverzögertes Relais (c/2) einschaltet, das seinerseits nach einer vorwählbaren Zeit ein abfallverzögertes Relais (d 3) einschaltet, dessen Ruhekontakt (d3/12) den Versorgungsstromkreis (18, 19) des Schraubers für eine einstellbare Zeit unterbricht.

5. Schlagschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Schraubenanzugsdrehmoinentes eines Schlagschraubers mittels eines Impulszählers (d'Z) zur Dosierung der Schlagzahl erfolgt (F i g. 5).

6. Schlagschrauber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (13) ein erstes Hilfsrelais (dl) besitzt, welches bei Inbetriebnahme des Schraubers einen Impulszähler (d'2) mit Vorwahl einschaltet, der seinerseits nach Erreichen einer der vorgewählten Schlagzahl entsprechenden Strom-Impulszahl einen Ruhekontakt (d'2/12) im Versorgungsstrornkreis (18, 19) des Schraubers öffnet und den Schrauber stillsetzt.