DE2650218C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Schrauber gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a drive device for a Screwdriver according to the preamble of claim 1.
Bei derartigen Schraubern gemäß der DE-OS 21 23 364 ist die Drehmomentcharakteristik gegenläufig zur Drehmomentcharak teristik. Dies ist ungünstig, wenn im gleichen Material Gewin deschneideschrauben einerseits erstmalig und andererseits zum zweiten Mal eingeschraubt werden sollen.In such screwdrivers according to DE-OS 21 23 364 Torque characteristic opposite to the torque characteristic teristics. This is inconvenient if winning in the same material cutting screws on the one hand for the first time and on the other hand for to be screwed in a second time.
Ferner finden tragbare Schrauber zum Anziehen von Schrauben beim Zusammenbau von Teilen Anwendung. Die Auslegung der Antriebsvorrichtung hängt gewöhnlich davon ab, wie ein Gleich strommotor mit seinem Permanentmagnet zur Lieferung der Antriebskraft angeordnet ist, und der allgemein zur Verfügung stehende Wechselstrom wird gleichgerichtet und transformiert, um einen Gleichstrom von relativ niedriger Spannung dem Gleich strommotor zuführen zu können. Zur Steuerung des von dem Schrauber aufgebrachten Anziehmomentes ist die Spannung regel bar.There are also portable screwdrivers for tightening screws when assembling parts application. The interpretation of the Drive device usually depends on how a match current motor with its permanent magnet to supply the Driving force is arranged, and the generally available standing alternating current is rectified and transformed, a direct current of a relatively low voltage to be able to feed the electric motor. To control the of the The tightening torque applied to the screwdriver regulates the voltage bar.
Bei einem derartigen Spannungssteuersystem ist das Dreh- bzw. Anziehmoment dadurch regelbar, daß lediglich stufenweise die aufgebrachte Spannung verändert wird, ohne Berücksichtigung der Tatsache, daß durch die Veränderung des Drehmomentes sich auch die Drehzahl des elektrischen Schraubers ändert. Das bedeutet, daß eine niedrige Drehzahl einen größeren Zeitaufwand zum Befestigen einer Schraube erfordert als eine höhere Drehzahl bei dem gleichen Drehmoment, was einen Zeitverlust zur Folge hat, wenn zahlreiche Schrauben im Rahmen eines Arbeitsprogramms anzuziehen sind. Dieser unerwünschte Zeitverlust kann dadurch vermieden werden, daß das Anziehmoment regelbar gemacht wird, während die Drehzahl des Schrauberschaftes konstant gehalten wird.With such a voltage control system, the rotation or Tightening torque can be regulated in that the applied voltage is changed without taking into account the The fact that by changing the torque itself the speed of the electric screwdriver changes. That means, that a low speed requires more time Fastening a screw requires a higher speed at the same torque, resulting in a loss of time has if numerous screws under a work program are to be put on. This can cause this undesirable loss of time be avoided that the tightening torque is made controllable, while the speed of the screw shank is kept constant becomes.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebs vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, bei der mit einer einfachen und nur geringe Herstellungskosten verursachenden Lösung auch in sprödem Material erstmals und gewünschtenfalls auch zum zweiten Mal eine Einschraubung vorgenommen werden soll.It is an object of the present invention to provide a drive to provide a device according to the preamble of claim 1, with a simple and low manufacturing cost causing solution in brittle material for the first time and if necessary, screw in for the second time should be made.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.This object is achieved by claim 1. Advantageous further developments result from the Unteran sayings.
Es wurde gefunden, daß die Steuerung des Drehmomentes erreicht werden kann, ohne daß die Drehzahl des Schraubers gesenkt wird, indem eine bekannte Spannungssteuerschaltung mit einer Strom steuerschaltung kombiniert wird, um den Strom gegenüber dem Schrauber zu steuern.It has been found that the torque control is achieved can be made without lowering the speed of the screwdriver, by using a known voltage control circuit with a current control circuit is combined to compare the current to that To control screwdrivers.
Im allgemeinen werden elektrisch betätigbare Schrauber auf ein geeignetes Drehmoment ausgelegt, das im Hinblick auf das zu befestigende Material und den Durchmesser des Schrau benschaftes bestimmt worden ist. Da jedoch eine durch den Rotor des Motors und die anderen drehenden Teile während des Betriebes erzeugte Trägheit dem normalen axialen Dreh moment überlagert wird, wird ein Trägheitsmoment dem normalen Drehmoment hinzugefügt, was zu einer Beschädigung des zu befestigenden Gegenstandes führen kann, wenn der Schraubvorgang beendet wird, oder das Gewinde der Schraube wird beschädigt.Electrically operated screwdrivers are generally used a suitable torque designed with regard to the material to be fastened and the diameter of the screw property has been determined. However, since one by the Rotor of the motor and the other rotating parts during the inertia generated during normal axial rotation moment is superimposed, the moment of inertia normal torque added, causing damage of the object to be fastened if the Screwing is finished, or the thread of the screw will be damaged.
Weiterhin werden Schneidschrauben langsam in die Bohrung eingeschraubt, wobei ein entsprechender Widerstand vorliegt, der in der letzten Anziehphase kein erhöhtes Reaktionsdreh moment hat. Wenn mehrere Schneidschrauben eingeschraubt wer den sollen, kann das Anziehmoment des Schraubers zuvor so eingestellt werden, daß das erforderliche Drehmoment eine optimale Befestigung der Schneidschraube sicherstellt. Ins besondere, wenn das zu befestigende Material Kunststoff oder ein anderer relativ schwach Stöße absorbierender Werkstoff ist, kann das Gewindeschneiden zweckmäßigerweise mit dem Stromsteuersystem nach der Erfindung erfolgen. Wenn jedoch die Schneidschraube während des Zusammenbaus ersetzt wird oder wenn nach einem Auseinandernehmen ein erneuter Zusammen bau erfolgt, wird die Schneidschraube weich in den zu befe stigenden Teil eingeschraubt, ohne daß ein größerer Wider stand aufgebaut wird, und das Drehen des Schrauberschaftes wird in der letzten Anziehphase beendet, wobei ein Trägheits moment zusätzlich zu dem Anziehmoment freigemacht wird, was zu einem Bruch bzw. einer Beschädigung an dem Teil oder zu Beschädigungen an der Schraube führen kann.Furthermore, self-tapping screws are slowly inserted into the hole screwed in, with a corresponding resistance, which in the last phase of tightening no increased reaction spin moment. If several self-tapping screws are screwed in the tightening torque of the screwdriver can be done beforehand that the required torque is a ensures optimal fastening of the self-tapping screw. Ins special if the material to be fastened is plastic or another relatively weakly absorbing material is, the threading can expediently with the Current control system according to the invention. But when the tapping screw is replaced during assembly or if after a disassembly a new together construction takes place, the self-tapping screw becomes soft in the befe rising part screwed in without a major contra stand is built, and turning the screw shank is ended in the last pull-in phase, with an inertia what is released in addition to the tightening torque breakage or damage to the part or Damage to the screw can result.
Der erfindungsgemäße Schrauber ist besonders geeignet, für das Gewindeschneiden bei relativ schwach Stöße absorbieren dem Material. Erfindungsgemäß ist zwischen der Motorwelle und dem Schrauberschaft ein elastomeres Element, wie eine elastomere Feder, vorgesehen, und der Schrauber weist eine geeignete Stromsteuerung auf, so daß ein geeignetes Dreh moment selbst für Werkstoffe erreichbar ist, die stoß empfindlich sind, und das Gewindeschneiden bzw. Anziehen kann erreicht werden, ohne daß die Drehzahl gesenkt wird.The screwdriver according to the invention is particularly suitable for Absorb tapping in relatively weak shocks the material. According to the invention is between the motor shaft and the screw shank an elastomeric element such as a elastomeric spring, provided, and the screwdriver has one appropriate current control so that a suitable rotation moment can be reached even for materials that collide are sensitive, and threading or tightening can be achieved without lowering the speed.
Durch die Erfindung wird damit eine Antriebsvorrichtung für einen elektrisch betätigbaren Schrauber geschaffen, der für relativ schwach Stöße absorbierendes Material ver wendbar ist, ohne daß sich durch die Trägheitsmomente des Schraubers beim Einsetzen einer Schneidschraube in eine Bohrung Nachteile ergeben. Dieses wird in erster Linie durch das Trägheitsmomente absorbierende Organ erreicht, das zwischen der Motorwelle und dem Schrauberschaft vorge sehen ist. Außerdem ermöglicht es die Erfindung, das Anzieh moment des elektrisch betätigbaren Schraubers durch Regeln der zugeführten Gleichspannung zu steuern.The invention thus becomes a drive device created for an electrically operated screwdriver, the material for relatively weak shocks is reversible without the moment of inertia of the Screwdriver when inserting a self-tapping screw into a Hole disadvantages result. This is primarily reached by the organ absorbing moments of inertia, that featured between the motor shaft and the wrench shank see is. In addition, the invention enables the dress torque of the electrically operated screwdriver through rules to control the supplied DC voltage.
Als Stöße absorbierendes Material können andere elastische Elemente, wie ein Block, ein Ring, eine Hülse, eine Schnur oder ein Band aus Polypropylen, Urethan od. dgl., Anwendung finden. Das Stöße absorbierende Element ist zweckmäßiger weise in eine Hülse eingebettet, um während des Betriebes unerwünschte Deformationen zu vermeiden.Other elastic materials can be used as shock absorbing material Elements such as a block, a ring, a sleeve, a cord or a tape made of polypropylene, urethane or the like, application Find. The shock absorbing element is more convenient wisely embedded in a sleeve to during operation to avoid undesirable deformations.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, die anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing reproduced based on the description below are explained in more detail. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt des Schraubers mit einem Trägheitsmomente ab sorbierenden Organ, Fig. 1 a longitudinal section of the screwdriver with a moment of inertia from sorbing member,
Fig. 2 einen Längsschnitt eines Schraubers gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel, Fig. 2 is a longitudinal section, for example a screwdriver according to another execution,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Schraubers eines weiterhin abgeänderten Ausfüh rungsbeispiels,3 shows a longitudinal section of a screwdriver approximately example of a further modified exporting.,
Fig. 4 vergrößert und in perspektivischer Ansicht das Trägheitsmomente ab sorbierende Organ des Schraubers gemäß Fig. 2,Enlarged Fig. 4 and in perspective view, the moment of inertia from sorptive body of the screwdriver shown in FIG. 2,
Fig. 5 die Schaltung des Stromsteuersystems für den Schrauber und Fig. 5 shows the circuit of the current control system for the screwdriver and
Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Veränderung des Drehmoments des Schraubers, wenn der Strom geändert wird, während die Spannung konstant gehalten wird. Fig. 6 is a diagram illustrating the change in the torque of the screwdriver when the current is changed while the voltage is kept constant.
In dem Gehäuse 10 des elektrisch betätigbaren Schraubers, das als Griff ausgebildet ist, ist ein nicht dargestellter Gleich strommotor angeordnet. Die Motorwelle 12 wird über ein Ge schwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 14 in Umdrehungen ver setzt, das in dem Griffteil 10 fixiert ist. Das freie Ende der Motorwelle 12 ist konzentrisch mit einem ersten Rotor 16 gekuppelt, dessen Ende konzentrisch und lösbar einem zweiten Rotor 18 zugeordnet ist, wobei der erste Rotor 16 mit dem zweiten Rotor 18 über eine Schraubenfeder 20 verbunden ist, die um den ersten Rotor 16 gelegt ist. In the housing 10 of the electrically operated screwdriver, which is designed as a handle, a DC motor, not shown, is arranged. The motor shaft 12 is schwindigkeitsuntersetzungsgetriebe a Ge 14 ver sets in revolutions, which is fixed in the handle part 10th The free end of the motor shaft 12 is concentrically coupled to a first rotor 16 , the end of which is concentrically and detachably assigned to a second rotor 18 , the first rotor 16 being connected to the second rotor 18 via a coil spring 20 which extends around the first rotor 16 is laid.
Ein Ende der Schraubenfeder 20 ist an dem ersten Rotor 16 und das andere Ende an dem zweiten Rotor 18 befestigt, der dem ersten Rotor 16 folgt, wenn dieser in dem Anziehsinne der Schraube durch Spannen der Schraubenfeder 20 gedreht wird. An dem zweiten Rotor 18 ist ein Schrauberschaft 22 auswechselbar angeordnet, und die Schraubenfeder 20 und die Rotoren 16 und 18 sind von einem Gehäuse 23 umschlossen. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Schraubenfeder 20 von einer Hülse 25 umgeben, die unerwünschte Verformungen der Schraubenfeder 20 verhindert.One end of the coil spring 20 is fixed to the first rotor 16 and the other end to the second rotor 18 , which follows the first rotor 16 when it is rotated in the tightening direction of the screw by tensioning the coil spring 20 . A screw shaft 22 is interchangeably arranged on the second rotor 18 , and the coil spring 20 and the rotors 16 and 18 are enclosed by a housing 23 . As can best be seen from FIG. 2, the coil spring 20 is surrounded by a sleeve 25 which prevents undesired deformation of the coil spring 20 .
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist das Träg heitsmomente absorbierende Organ 24 ein elastisches Element 26 auf und ist auswechselbar an dem Ende des ersten Rotors 16 angeschlossen. Das elastische Element 26 trägt an seinen freien Enden in symmetrischer Anordnung Metallplatten 28 a und 28 b mit jeweils einer zentralen Öffnung 30 a und 30 b. In die Öffnung 30 a ist das freie Ende der Motorwelle 12 einge schoben, während in die gegenüberliegende Öffnung 30 b ein Ende eines Schrauberschaftes 32 mit einem Schraubereinsatz 22 eingesetzt ist. Der zweite Rotor 18 ist zweckmäßigerweise zwischen dem Schrauberschaft 32 und dem Organ 24 angeordnet. Das elastische Organ 24 und die Rotoren 16 und 18 befinden sich innerhalb eines Gehäuses 23, das in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.According to the exemplary embodiment according to FIG. 3, the inertia-absorbing member 24 has an elastic element 26 and is connected to the end of the first rotor 16 in a replaceable manner. The elastic element 26 carries at its free ends in a symmetrical arrangement metal plates 28 a and 28 b , each with a central opening 30 a and 30 b . In the opening 30 a , the free end of the motor shaft 12 is inserted, while in the opposite opening 30 b one end of a screw shank 32 is inserted with a screwdriver bit 22 . The second rotor 18 is expediently arranged between the screw shaft 32 and the organ 24 . The elastic member 24 and the rotors 16 and 18 are located within a housing 23 which has been described in connection with the first embodiment.
In Fig. 5 ist eine Transformator- und Gleichrichterschaltung 34 gezeigt, die eine übliche Wechselspannung von beispiels weise 100 V in eine niedrige Spannung umwandelt und gleich zeitig die Wechselspannung mittels einer Siliciumdiode oder einem Selengleichrichter in eine Gleichspannung umsetzt. Die Schaltung 34 liefert an ihrem Ausgang eine Gleichspannung unterschiedlicher Größen. Eine Stromsteuerschaltung 36 nimmt von der Schaltung 34 die Spannung mit einem konstanten Wert auf und hat zum Verändern des Gleichstroms Wider stände R 1, R 2 und R 3. Durch Regeln des Widerstandes wird der Gleichstrom an den Ausgangsklemmen verändert. Die Stromsteuerschaltung 36 ist an ihrem Ausgang mit einem Umpolschalter SW 2 versehen, um den Schrauber im Sinne des normalen Einschraubens oder des Lösens in umgekehrter Richtung zu betätigen. Die Ausgangsklemmen sind an den nicht dargestellten Eingang des Motors des Schraubers über Metalleiter angeschlossen.In Fig. 5, a transformer and rectifier circuit 34 is shown, which converts a conventional alternating voltage of, for example, 100 V to a low voltage and at the same time converts the alternating voltage into a direct voltage by means of a silicon diode or a selenium rectifier. The circuit 34 supplies a DC voltage of different sizes at its output. A current control circuit 36 receives from the circuit 34 the voltage at a constant value and has to change the direct current resistances R 1 , R 2 and R 3 . Controlling the resistance changes the direct current at the output terminals. The current control circuit 36 is provided at its output with a reversing switch SW 2 in order to actuate the screwdriver in the opposite direction in the sense of normal screwing in or loosening. The output terminals are connected to the input of the screwdriver motor, not shown, via metal conductors.
Während des Betriebes wird der Strom durch die Transforma tor- und Gleichrichterschaltung 34 auf eine vorbestimmte Spannung gebracht, die dann der Stromsteuerschaltung 36 zugeführt wird. Wenn eine Schneidschraube in eine Platte aus relativ schwach Stöße absorbierendem Material, wie einem synthetischen Kunststoff, geschraubt und angezogen werden soll, wird der Schalter SW 1 der Stromsteuerschaltung 36 derart betätigt, daß ein hoher Widerstand eingestellt wird, so daß ein niedriger Strom dem Schrauber zugeführt wird, wodurch Schäden an der Kunststoffplatte aufgrund eines erhöhten Anziehmomentes weitgehend ausgeschaltet sind. In diesem Fall ist das Anziehmoment des Schrauber schaftes gemäß Fig. 6 abgesenkt, und es ist im Hinblick auf das Material und die Festigkeit des zu befestigenden Teils das optimale Drehmoment erreicht. Da die aufgebrachte Spannung im wesentlichen konstant gehalten wird, wird die Drehzahl der Motorwelle nicht abgesenkt. Folglich wird die zum Anziehen einer Schneidschraube erforderliche Zeit gegenüber der Arbeitsweise, bei der das Drehmoment nicht abgesenkt wird, nicht wesentlich ausgedehnt. Auf diese Weise ist ein schnelles Einschrauben und Anziehen von Schrauben erreichbar, was sich insbesondere in größeren Serien positiv auswirkt. During operation, the current through the transformer and rectifier circuit 34 is brought to a predetermined voltage, which is then supplied to the current control circuit 36 . When a self-tapping screw is to be screwed and tightened into a plate of relatively weakly shock absorbing material such as a synthetic plastic, the switch SW 1 of the current control circuit 36 is operated so that a high resistance is set so that a low current is supplied to the screwdriver is, whereby damage to the plastic plate due to an increased torque is largely eliminated. In this case, the tightening torque of the screwdriver shaft is reduced according to FIG. 6, and the optimum torque is achieved with regard to the material and the strength of the part to be fastened. Since the applied voltage is kept essentially constant, the speed of the motor shaft is not reduced. As a result, the time required to tighten a self-tapping screw is not significantly extended compared to the operation in which the torque is not reduced. In this way, fast screwing in and tightening of screws can be achieved, which has a positive effect especially in larger series.
Wenn weiterhin die Teile, in die eine Schraube eingesetzt werden soll, eine relativ geringe Wärmebeständigkeit, wie thermoplastische Kunststoffe, haben, ist eine Verminderung der Motordrehzahl erforderlich, um ein Beschädigen der Teile durch die entstehende Reibungswärme zu verhindern. Zu diesem Zweck kann die Spannung an der Transformator schaltung 34 gesenkt werden, während der Strom erhöht wird, um das Anziehmoment konstant zu halten.Furthermore, if the parts in which a screw is to be inserted have a relatively low heat resistance, such as thermoplastics, a reduction in the engine speed is required in order to prevent damage to the parts due to the resulting frictional heat. For this purpose, the voltage on the transformer circuit 34 can be lowered while the current is increased in order to keep the tightening torque constant.
Wenn der Anziehvorgang beendet ist, wird die Drehbewegung des Schrauberschaftes schlagartig beendet. Da jedoch noch eine bestimmte elektromagnetische Kraft in dem Spalt zwi schen dem Rotor und dem Stator des Motors wirksam ist, steht die Motorwelle 12 weiterhin unter einer Antriebskraft, die bestrebt ist, die Drehbewegung fortzusetzen, so daß die Schraubenfeder 20 oder das elastische Organ 24, das die Motor welle 12 mit dem Schrauberschaft 32 verbindet, deformiert wird, um die durch das schlagartige Anhalten des umlaufenden Schrauberschaftes erzeugte Trägheit bzw. Trägheitsmomente zu absorbieren. Die Vorteile des Anziehens mit einem geeig neten Anziehmoment können so auch für Werkstoffe nutzbar gemacht werden, die relativ stoßempfindlich sind.When the tightening process is complete, the rotary movement of the screw shank is stopped suddenly. However, since a certain electromagnetic force is still effective in the gap between the rotor and the stator of the motor, the motor shaft 12 is still under a driving force which tends to continue the rotational movement, so that the coil spring 20 or the elastic member 24 , that connects the motor shaft 12 to the screw shank 32 , is deformed in order to absorb the inertia or moments of inertia generated by the sudden stopping of the rotating screw shank. The advantages of tightening with a suitable tightening torque can also be used for materials that are relatively sensitive to impact.
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