DE3908476A1 - Drehschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschrauber, insbesondere für fernbedient lösbare Rohrverbindungen, mit zwei konzentrischen und motorisch gegeneinander verdrehbaren Hülsen mit unter­ schiedlichem Innenprofil, das zum Einleiten eines Drehmomentes in Schrauben mindestens eine Abflachung aufweist, und mit einer Verstelleinrichtung zum Umschalten von einer gegenläufigen Drehung der Hülsen auf eine gleichsinnig synchrone Drehung.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 37 23 386 ist ein Dreh­ schrauber der oben genannten Art bekannt, der drei voneinander unabhängige Antriebsmotoren aufweist, nämlich je einen für die beiden Hülsen und den dritten zur Längsverschiebung der Hülsen gegeneinander. Dadurch wird das Gerät relativ voluminös und schwer. Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, mit einer anderen Bauweise eine kleinere und leichtere Ausbildung zu finden.

Erfindungsgemäß ist für die gegenläufige und die gleichsinnige Drehbewegung ein einziger Elektromotor als Antriebsquelle vorgesehen, der über ein Verzweigungsgetriebe mit den Hülsen verbunden ist, und die Verstelleinrichtung umfaßt eine schaltbare Kupplung, die das Verzweigungsgetriebe in sich selbst sperrt.

Mit der Erfindung gelingt eine erstaunliche Verringerung der Abmessungen und Gewichte ohne Beeinträchtigung der Betriebs­ sicherheit. Letzteres ist deshalb besonders wichtig, weil ein Hauptanwendungsgebiet der Erfindung die fernbediente Lösung und Befestigung von Rohrverbindungen ist, wie sie in nuklearen Wiederaufarbeitungsanlagen zu vielen tausenden vorgesehen sind. Dort sind aber wegen der Strahlenbelastung die Reparaturmög­ lichkeiten eingeschränkt und deshalb eine hohe Ausfallsicher­ heit erforderlich. Sie wird mit der Erfindung erreicht.

Bei einer bewährten Ausführungsform der Erfindung ist das Ver­ zweigungsgetriebe ein vorzugsweise mehrstufiges Planetenge­ triebe. Die Hülsen sind mit dessen Hohlkranz bzw. dessen Planetenträger drehsteif verbunden, und die Kupplung sitzt zwischen dem Planetenträger und dem ersten Sonnenrad. Der Motor kann auf das Sonnenrad wirken, vorteilhafterweise über ein Vorgelege, das hohe Motordrehzahlen und damit kleine Abmes­ sungen für eine gewünschte Leistung ermöglicht.

Die schaltbare Kupplung kann eine Magnetkupplung sein. Vor­ zugsweise ist sie eine Zahnkupplung mit einem Gleichstrom­ magnet. Diese können nämlich für ein gegebenes Drehmoment besonders kompakt gebaut werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kupplung an einem Paar von zueinander koaxialen Nebenwellen mit höherer Drehzahl und kleinerem Drehmoment angeordnet ist, die über Zahnräder mit dem Planetengetriebe verbunden sind. Auch dies führt zu einer Verringerung der Abmessungen. Darüber hinaus kann man die mit dem Planetenträger verbundene Nebenwelle über eine zweite Kupplung im Gehäuse arretierbar machen und dadurch die interne Drehmomentrück­ führung beim Spannvorgang vervollständigen.

Für den Fall, daß die zu betätigenden Schrauben normale Sechs­ kante für den Angriff der Hülsen aufweisen, sind diese vor­ teilhafterweise 12-Kant-Nüsse, bei denen jeder zweite Innen­ zahn weggelassen ist. Damit ergibt sich ohne Beeinträchtigung der Übertragungskräfte ein großes Spiel in Drehrichtung, das das Aufsetzen des Schraubers erleichtert.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt

die einzige Figur eine schematisierte Darstellung des Diffe­ renz-Drehschraubers beim Betätigen einer Rohrverbindung, wie sie für Wiederaufarbeitungsanlagen vorgesehen und z.B. in der eingangs genannten Offenlegungsschrift 37 23 386 beschrieben ist.

Die Rohrverbindung 5 umfaßt einen Festflansch 1 und einen Loseflansch 2, die mit einem Schraubenbolzen 3 und einer Über­ wurfmutter 4 verbunden werden sollen. Im Festflansch 1 ist eine Gewindebohrung 6 mit einem Grobgewinde M 36×8 vorgesehen, in das ein entsprechender Grobgewindeteil 7 des Schraubenbolzens 3 eingreift.

Zum Schließen der Rohrverbindung 5 wird die Überwurfmutter 4 über ein Spanngewinde 8 gedreht, das als Feingewinde M 39×5 ausgebildet ist. Sie drückt dabei auf die dem Festflansch 1 abgekehrte Seite des Loseflansches 2 über eine Schiebehülse 9, die an dem Schraubenbolzen 3 durch eine Längsverzahnung dreh­ fixiert ist. Beim Festschrauben wird der Schraubenbolzen 3 mit einem Sechskant 10 festgehalten. Damit wird erreicht, daß die Flansche 1 und 2 beim Spannen und Lösen kein Drehmoment aufzunehmen haben. Sie unterliegen nur der Pressung durch die Längsbewegung zwischen dem Flansch 1 und der Schiebehülse 9, die von der Überwurfmutter 4 gegen den Flansch 2 gepreßt wird.

An dem den Flanschen 1, 2 abgekehrten freien Ende des Schrau­ benbolzens 3 ist ein Greifknopf 12 vorgesehen. Dort kann ein Greifer 13 mit zwei Klinken 14 angreifen, die durch eine Feder 15 zusammengezogen werden, so daß der Greifer geöffnet ist, so lange nicht eine Sperrstange 17 mit einem Konus 18 die Klinken an den Greifknopf 12 anpreßt.

Der zum Betätigen der Schraubverbindung 5 vorgesehene Dreh­ schrauber 20 hat ein Gehäuse 21, an das ein Gleichstromper­ manentmagnetmotor 22 mit einem nicht weiter dargestellten Vorsatzgetriebe angeflanscht ist. Die Abtriebswelle 24 des Getriebemotors 22 trägt ein Ritzel 25, das auf ein großes Zahnrad 26 wirkt. Mit dem Zahnrad 26 wirkt über ein Zahnrad 27 eine Nebenwelle 28 zusammen. Diese kann über eine Elektro­ magnetkupplung 30 mit einer hohlen Nebenwelle 31 gekuppelt werden, die ein Ritzel 32 trägt. Eine zweite Elektromagnet­ kupplung 34 ist an der hohlen Nebenwelle 31 als Bremse be­ festigt. Sie kann die hohle Nebenwelle 31 und damit eine erste Hohlwelle 40 im Gehäuse 21 gegen Drehung arretieren.

Mit dem Zahnrad 26 ist das erste Sonnenrad 36 eines drei­ stufigen Planetengetriebes verbunden, das als Ganzes mit 37 bezeichnet ist. Von dem Planetengetriebe 37 ist der letzte Planetenträger 38 mit der Hohlwelle 40 verbunden, die an ihrem im Gehäuse 20 liegenden Ende ein Zahnrad 41 trägt. Dieses kämmt mit dem Zahnrad 32 der hohlen Nebenwelle 31. Das andere Ende der Hohlwelle 40 trägt eine Hülse 44, die über den 6-Kant 10 des Schraubenbolzens 3 greift. Der 6-Kant 10 hat dabei eine Schüsselweite 30 mm, während die Hülse 44 eine 12-Kantnuß bildet, bei der jeder zweite Innenzahn weggelassen ist, so daß ein etwa 30° großer Leerwinkel entsteht.

Der Hohlkranz 46 des Planetengetriebes 37 ist als Endstufe über eine längsverschiebliche Verzahnung 47 mit einer zweiten Hohlwelle 48 gekuppelt, die die Hohlwelle 40 konzentrisch umschließt. Das der Rohrverbindung 5 zugekehrte freie Ende der Hohlwelle 48 trägt eine zweite Hülse 50. Sie greift mit einer 12-Kantnuß, bei der wiederum jeder zweite Zahn weggelassen ist, über die Überwurfmutter 4, die einen Sechskant mit einer Schlüsselweite 46 mm hat.

Die in der gemeinsamen Achse der Hohlwellen 40 und 48 ver­ laufende Betätigungsstange 17 ist mit ihrem dem Greifer 13 abgekehrten Ende aus dem Gehäuse 21 hinausgeführt. Dort ist eine Schraubenfeder 52 angeordnet, die die Stange und den mit ihr verbundenen Konus 18 in Richtung von der Rohrverbindung 5 weg zieht, so daß der Greifer 13 im Normalfall wegen der Zugfeder 15 geöffnet ist. Zum Betätigen des Greifers 13 wird ein Hubmagnet 53 erregt, der dann die Stange 17 entgegen der Wirkung der Feder 52 in der Figur nach links drückt, so daß der Konus 18 die Klinken 14 an den Greifknopf 12 anlegen kann. Damit kann der aus dem Festflansch 1 herausgeschraubte Schraubenbolzen 3 ergriffen und von der Rohrverbindung 5 wegtransportiert werden.

Wenn der Motor 22 auf das Planetengetriebe 37 wirkt und die Kupplung 30 zwischen dem Sonnenrad 36 und dem Planetenträger 38 geschlossen ist, rotiert in dem Gehäuse 21 des Schraubers 20 der Hohlkranz 46 des dreistufigen Planetengetriebes 37. Er ist drehsteif verbunden mit der Hülse 50, die als Schlüssel für die Überwurfmutter 4 dient, denn am schnellaufenden Ende trägt das Sonnenrad 36 ein großes Zahnrad 26, mit dem das Ritzel 25 dauernd kämmt, das mit dem Getriebe-Elektromotor 22 verbunden ist. Ritzel 25 und Zahnrad 26 wirken dabei als Vorgelege 55, so daß für den Motor 22 eine vorteilhaft hohe Drehzahl gewählt werden kann. Er kann als Permanentmagnet-Gleichstrommotor ausgeführt werden. Dessen Stromaufnahme ist ein reiner Anker­ strom und ist direkt als Meßgröße für das Motordrehmoment verwertbar.

Die Hohlwelle 40 der Hülse 44 für die Schraube 3 trägt neben dem Zahnrad 36 das etwa gleich große Zahnrad 41, in das das Ritzel 32 der hohlen Nebenwelle 31 eingreift. Die in der hohlen Nebenwelle 31 angeordnete innere Nebenwelle 28 greift mit dem weiteren Ritzel 27 in das erste mit dem Sonnen­ rad 36 verbundene Zahnrad 26 ein.

Beim Schalten der Zahnkupplung 34 (= "Bremse") wird die hohle Nebenwelle 31 im Gehäuse 21 arretiert, so daß auch die Hülse 44 für die Schraube 3 drehfixiert ist. In dieser Betriebsweise ("Spannen") dreht der kleine Getriebemotor 22 das Sonnenrad 36 am schnellaufenden Ende des Planetengetriebes 37 mit einem Drehmoment von z.B. 50 Nm. Mit dem 3stufigen Planetengetriebe 37 (i = 40) entsteht hieraus ein Drehmoment von nominal 2000 Nm, das als Differenzdrehmoment zwischen Hohlkranz 46 (= Muttern-Schlüssel) und dem Planetenträger 38 der langsamen Stufe (= Schrauben-Schlüssel) wirkt. Wie oben vorausgesetzt, ist der Schrauben-Schlüssel 44, 40 im Gehäuse arretiert. Deshalb dreht sich der Hohlkranz 38 (= Muttern-Schlüssel) langsam im Gehäuse 21 mit z.B. 1 Upm.

Beim Schalten der Zahnkupplung 30 (= "Kupplung") dagegen werden die beiden Nebenwellen 28, 31, und damit auch die beiden Zahnräder 27, 32 gegeneinander arretiert. Das dreistufige Planetengetriebe 37 ist damit in sich blockiert und dreht sich im Gehäuse 21 mit z.B. 20 Upm. Diese Betriebsweise ("Ankern") bedeutet, daß sich die Mutter 4 auf der Schraube 3 nicht relativ dreht wie beim Spannen, sondern daß beide gemeinsam rotieren und das andere, freie Gewindeende 7 der Schraube 3 in den Gegenflansch 1 eingedreht oder aus ihm herausgedreht wird.

Die vorgenannten Betriebsweisen setzen voraus, daß jeweils nur eine der beiden Zahnkupplungen 30, 34 geschlossen ist. Eine entsprechende elektrische Verriegelung wird zweckmäßigerweise vorgesehen.

Claims (10)

1. Drehschrauber, insbesondere für fernbedient lösbare Rohr­ verbindungen, mit zwei konzentrischen und motorisch gegeneinander verdrehbaren Hülsen mit unterschiedlichem Innenprofil, das zum Einleiten eines Drehmoments in Schrauben mindestens eine Abflachung aufweist, und mit einer Ver­ stelleinrichtung zum Umschalten von einer gegenläufigen Drehung der Hülsen auf eine gleichsinnig synchrone Drehung, dadurch gekennzeichnet, daß für die gegenläufige und für die gleichsinnige Drehbe­ wegung ein einziger Elektromotor (22) als Antriebsquelle vorgesehen ist, der über ein Verzweigungsgetriebe (37) mit den Hülsen (44, 50) verbunden ist, und daß die Verstelleinrichtung eine schaltbare Kupplung (30) umfaßt, die das Verzweigungsge­ triebe (37) in sich selbst sperrt.

2. Drehschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ zweigungsgetriebe ein vorzugsweise mehrstufiges Planetenge­ triebe (37) ist, daß die Hülsen (44, 50) mit dessen Hohlkranz (46) bzw. dessen Planetenträger (38) drehsteif verbunden sind, und daß die Kupplung (30) zwischen dem Planetenträger (38) und dem ersten Sonnenrad (36) sitzt.

3. Drehschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Kupplung (30) eine Magnetkupplung, vorzugsweise eine Zahnkupplung mit Gleichstrommagnet ist.

4. Drehschrauber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (30) an einem Paar von zueinander koaxialen Neben­ wellen (28, 31) mit höherer Drehzahl und kleinerem Drehmoment angeordnet ist, die über Zahnräder (27, 32) mit dem Planeten­ getriebe (37) verbunden sind.

5. Drehschrauben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Planetenträger (38) verbundene Nebenwelle (31) über eine zweite Kupplung (34) (= Bremse) im Gehäuse 21 arretierbar ist.

6. Drehschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (22) über ein Vorgelege (55) auf das Sonnenrad (36) des Planetengetriebes (37) wirkt.

7. Drehschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (22) ein Gleichstrommotor ist, dessen Feld durch einen Per­ manentmagneten erzeugt wird.

8. Drehschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (44, 50) 12-Kant-Nüsse sind, bei denen jeder zweite Innenzahn weggelassen ist.

9. Drehschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse der konzentrisch zueinander angeordneten Hülsen (44, 50) eine Greiferklinke (13) angeordnet ist.

10. Drehschrauber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferklinke (13) gegen eine Feder (15) magnetisch betätigbar ist.