Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SCREWING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/045232
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a screwing device which contains in a housing (10) a planetary gear (11), the input shaft (12) and the output shaft (18) thereof being aligned coaxially with each other. A torsion sensor (25) is provided in the form of a strain gauge bridge on the output shaft. A cable (26) extends from the torsion sensor (25) to an external measuring device (30) used to display the effective torque in each case. The cable (26) extends through coaxial bores (28, 29) of the output shaft (18) and the input shaft (12).

Inventors:
BEYERT THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/002814
Publication Date:
December 04, 1997
Filing Date:
May 30, 1997
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WAGNER PAUL HEINZ (DE)
BEYERT THOMAS (DE)
International Classes:
B25B17/02; B25B23/14; B25B23/142; (IPC1-7): B25B23/142
Foreign References:
DE4307131A11994-09-08
EP0210892A11987-02-04
DE4025430A11992-02-13
EP0541476A21993-05-12
Download PDF:
Claims:
A N S P R Ü C H E
1. Schraubgerät mit einer Ausgangswelle (18) , die in einem Gehäuse (10) drehbar gelagert ist und einen Meßabschnitt (24) mit einem Torsionssensor (25) aufweist, und einer koaxial zur Ausgangswelle (18) angeordneten Eingangswelle (12) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangswelle (18) und die Eingangswelle (12) koaxiale Bohrungen (28,29) aufweisen, durch die ein mit dem Torsionssensor (25) verbundenes Kabel (26) verläuft, welches mit einem externen Meßgerät (30) verbindbar ist.
2. Schraubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Ausgangswelle (18) aus zwei lösbar verbundenen Wellenteilen (18a, 18b) besteht, von denen der eine (18a) in dem Gehäuse (10) gelagert ist und der andere (18b) den Meßabschnitt (24) und eine Werkzeugkupplung (19) aufweist.
3. Schraubgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die beiden Wellenteile (18a, 18b) der Aus¬ gangswelle (18) zusammenpassende Stecker (37,38) zum Verbinden zweier Abschnitte (26a, 26b) des Ka¬ bels (26) enthalten.
4. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (12) und die Ausgangswelle (18) Bestandteil eines ein oder mehrstufigen Planetengetriebes (11) sind.
5. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ausgangswelle (18) eine elektrische Drehkupplung (42) verbunden ist, durch die die Adern des Kabels (26) mit dem Meßge¬ rät (30) verbunden sind.
6. Schraubgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Drehkupplung (42) an einem Rohr (43) befestigt ist, das durch die Eingangswelle (12) hindurchragt.
7. Schraubgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Drehkupplung (42) einen ein¬ zigen mehrpoligen Steckerstift (40) aufweist.
8. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 57, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (30) Bestandteil der Drehkupplung (42) ist und drehbar an der Ein¬ gangswelle (12) angebracht ist.
9. Schraubgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Meßgerät (30) von der Eingangswelle (12) axial abziehbar ist.
10. Schraubgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Meßgerät (30) mehrere wahl¬ weise zu benutzende Einstecköffnungen (41,46,47) für einen an der Eingangswelle (12) befestigten mehrpoligen Steckerstift (40) aufweist.
Description:
Schraubgerät

Die Erfindung betrifft ein Schraubgerat zum Festziehen oder Lösen von Schrauben, und insbesondere ein Schraub¬ gerät, welches das eingangsseitig aufgebrachte Dreh¬ moment verstärkt, um eine Ausgangswelle zu drehen, die mit dem Schraubenkopf verbunden wird.

Bekannt sind Schraubgeräte, die em Planetengetriebe enthalten, wobei das eingangsseitig aufgebrachte Dreh¬ moment verstärkt wird, um eine mit einem zu drehenden Schraubenkopf verbundene Ausgangswelle anzutreiben. Solche Schraubgeräte können motorisch oder auch manuell angetrieben werden.

Beim Anziehen von Schrauben ist es oftmals erforder¬ lich, daß an der Schraube wirkende Drehmoment zu ken¬ nen. Aus DE 43 07 131 C2 ist ein Kraftschrauber mit elektronischer Drehmomentbegrenzung bekannt . Dieser Kraftschrauber trägt auf seiner Ausgangswelle einen Torsionssensor in Form von angeklebten Dehnmeßstreifen, die zu einer Brύckenschaltung zusammengeschaltet sind. Die Stromversorgung für den Torsionssensor erfolgt in¬ duktiv über eine Anordnung aus einer auf der Ausgangs-

welle sitzenden Rotorspule und einer im Gehäuse ange¬ brachte Statorspule. Eine solche induktive Kopplung, über die auch die Meßsignale übertragen werden müssen, stellt eine Fehlerquelle dar, durch die die Meßsignale verfälscht werden können. Außerdem wird die Gesamtkon¬ struktion des Schraubgerätes kompliziert und aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und robustes Schraubgerät zu schaffen, das mit ein¬ fachen Mitteln eine Drehmomentmessung unmittelbar an der Ausgangswelle ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubgerät ist der auf der Ausgangswelle angebrachte Torsionssensor über ein Ka¬ bel, das durch die Ausgangswelle und die Eingangswelle hindurchgeführt ist, mit einem externen Meßgerät ver¬ bindbar. Daher sind in dem Schraubgerät mit Ausnahme des Torsionssensors keine elektrischen Teile erforder¬ lich, insbesondere keine induktiven Übertragungs¬ strecken und auch keine Schleifringe. Das Schraubgerät braucht daher gegenüber den üblichen Schraubgeräten nur sehr geringfügig modifiziert zu werden, indem der Me߬ abschnitt an der Ausgangswelle und die Bohrungen zum Herausführen des Kabels vorgesehen werden. Das Schraub¬ gerät braucht im übrigen keine elektrischen Komponenten zu enthalten. Dadurch ist es störunanfällig und robust.

Das Kabel, das durch die Wellen hindurch nach außen geführt ist, kann sich entsprechend der Drehung der Ausgangswelle verwinden. Bei einer hinreichend großen Kabellänge sind solche Verwindungen unschädlich. Es

kann aber auch außerhalb oder innerhalb des Gehäuses eine Drehkupplung vorgesehen sein, durch die Verwindun¬ gen des Kabels vermieden werden. Das externe Meßgerät übernimmt nicht nur die Messung des Drehmoments an der Ausgangswelle, sondern auch die Versorgung des Tor- sionssensors mit Spannung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht die Ausgangswelle aus zwei losbar verbundenen Teilen, von denen der eine in dem Gehäuse gelagert ist und der andere den Meßabschnitt und eine Werkzeugkupp¬ lung aufweist. Hierbei ist es möglich, denjenigen Teil der Ausgangswelle, der den Meßabschnitt aufweist, aus¬ zuwechseln, beispielsweise wenn der Torsionssensor de¬ fekt ist oder wenn ein Torsionssensor mit bestimmten Meßeigenschaften erforderlich ist.

Die beiden Teile der Ausgangswelle können zusammenpas¬ sende Stecker zum Verbinden zweier Abschnitte des Ka¬ bels enthalten. Diese Stecker können beim Zusammenfügen der Teile der Ausgangswelle automatisch m gegen¬ seitigen Steckkontakt gelangen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Stecker mit hinreichend großen Kabellängen aus dem jeweiligen Wellenteil herauszu¬ ziehen, sie zu verbinden und dann die Wellenteile zu¬ sammenzufügen.

Das erfindungsgemäße Schraubgerät ist vorzugsweise ein reines Handgerät, das em Planetengetriebe enthält. Es ist aber auch möglich, das Gerat als elektrischen Dreh- schrauber auszubilden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich¬ nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er¬ läutert .

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh¬ rungsform des Schraubgerätes,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Ausgangswelle bei einer zweiten Ausführungsform des Schraubge¬ rätes,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausfüh¬ rungsform mit einer Steckvorrichtung zum Auf¬ stecken des Meßgerätes und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Eingangswelle mit dem in unterschiedlicher Orientierung zu Fig. 3 aufge¬ setzten Meßgerät.

Das in Fig. 1 dargestellte Schraubgerät ist ein manuell angetriebenes Schraubgerät mit einem Gehäuse 10, welches ein Planetengetriebe 11 enthält. Das Planeten¬ getriebe 11 weist eine Eingangswelle 12 auf, an die ein Drehhebel oder ein anderes Betätigungselement zum Dre¬ hen der Eingangswelle angesetzt werden kann. Die Ein¬ gangswelle 12 ist mit einem Zahnrad versehen, das das Sonnenrad 13 des Planetengetriebes bildet. Mit diesem Sonnenrad 13 stehen mehrere Planetenräder 14 in Verzah¬ nungseingriff, wobei jedes Planetenrad 14 mit einer Achse 15 in einem Planetenkäfig 16 gelagert ist . Ferner ist im Gehäuse 10 eine Innenverzahnung 17 angebracht, mit der die Planetenräder 14 in Eingriff sind. Der Pia-

netenkäfig 16 ist mit der Ausgangswelle 18 verbunden, die in einem zylindrischen Gehäuseabschnitt 10a kleineren Durchmessers gelagert ist. Aus dem Gehäuseab¬ schnitt 10a steht die Werkzeugkupplung 19 vor, an der eine Schlüsselnuß oder ein anderes Werkzeug zum Drehen eines Schrauben- oder Mutternkopfes lösbar angebracht werden kann.

Auf einer Keilverzahnung des Gehäuseabschnitts 10a sitzt ein Stützring 20, von dem ein Stützfuß 21 schräg nach vorne absteht. Der Stützfuß 21 kann gegen ein ortsfestes Widerlager gesetzt werden, um die beim Schrauben auftretenden Reaktionskräfte abzuleiten und das Gehäuse 10 gegen Mitdrehen festzuhalten.

Der Planetenkäfig 16 ist ferner mit einer Hülse 22 ver¬ sehen, in der die Eingangswelle 12 drehbar gelagert ist. Die Eingangswelle 12 ist koaxial mit der Ausgangs- welle 18 angeordnet, wobei die Enden der beiden Wellen 12,18 sich gegenüberliegen, ohne einander zu berühren.

Eine Drehung der Eingangswelle 12 wird über das Plane¬ tengetriebe 11 in eine Drehung der Ausgangswelle 18 mit geringerer Drehzahl umgesetzt. Das Untersetzungsver¬ hältnis wird durch das Untersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 11 bestimmt . Auf diese Weise wird das auf die Eingangswelle 12 aufgebrachte Drehmoment ent¬ sprechend dem Untersetzungsverhältnis des Planetenge- triebes 11 verstärkt, so daß das Drehmoment der Aus¬ gangswelle 18 größer ist als dasjenige der Eingangswel¬ le 12. Die Ausgangswelle 18 hat einen größeren Durch¬ messer als die Eingangswelle 12.

Die Ausgangswelle 18 ist mit einer ringförmigen Nut 23 versehen, die den Meßbereich 24 der Ausgangswelle um¬ schließt. Wegen der durch die Nut 23 hervorgerufenen Materialverringerung erfolgt im Meßbereich 24 eine re¬ lativ starke Torsion der Ausgangswelle. Am Nutgrund der Nut 23 ist ein Torsionssensor 25 angebracht. Dieser besteht aus aufgeklebten Dehnmeßstreifen, die zu einer elektrischen Brückenschaltung geschaltet sind. Von dem Torsionssensor 25 führt ein Kabel 26 aus dem Schraub¬ gerät heraus. Zu diesem Zweck ist in der Ausgangswelle 18 eine radiale Bohrung 27 vorgesehen, die von dem Grund der Nut 23 zu einer axialen Bohrung 28 führt. Die Bohrung 28 ist eine Sackbohrung, die von dem inneren Ende der Ausgangswelle 18 ausgeht . Sie steht mit einer axial durchgehenden Bohrung 29 der Eingangswelle 12 in Verbindung. Das Kabel 26 läuft durch die Bohrungen 27,28 und 29 hindurch und ist außerhalb des Schraub¬ gerätes an ein externes Meßgerät 30 angeschlossen. Dieses Meßgerät 30 liefert die Versorgungsspannung für den Torsionssensor 25 und verarbeitet die Signale des Torsionssensors, um das auf die Ausgangswelle 18 wir¬ kende Drehmoment anzuzeigen.

Ein besonderer Vorteil des Schraubgerätes besteht da¬ rin, daß es leichtgewichtig ist und eine sehr genaue Anzeige des Drehmoments ermöglicht. Die Drehung der Eingangswelle 12 beeinflußt die Kabeldurchführung nicht, da die Eingangswelle sich relativ zu dem Kabel 26 drehen kann, ohne dieses mitzunehmen. Die Bohrungen 28 und 29 verlaufen entlang der gemeinsamen geome¬ trischen Achse von Eingangswelle 12 und Ausgangswelle 18.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Ausgangs- welle 18 dargestellt. Diese besteht aus den beiden mit¬ einander lösbar verbundenen Teilen 18a und 18b. Das Teil 18a ist mit dem Planetenkäfig 16 verbunden und in dem (nicht dargestellten) Gehäuse gelagert. Es enthält eine vom ausgangsseitigen Ende her eingebrachte Sack¬ bohrung 31, in die ein Ansatz 32 des anderen Wellen¬ teils 18b eingeschoben ist. Die Sackbohrung 31 und der Ansatz 32 enthalten zusammengreifende Keilverzahnungen 33, wodurch die Wellenteile 18a und 18b drehfest ver¬ bunden sind. Es ist auch möglich, das Wellenteil 18b in das Wellenteil 18a einzuschrauben.

Der Meßabschnitt 24 befindet sich an dem Wellenteil 18b. Hier ist in einer Nut 23 der Torsionssensor 25 in Form von Dehnmeßstreifen befestigt. Die Nut 23 ist mit einer Hülse 34 zum Schutz des Torsionssensors 25 be¬ deckt .

Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Nut 23 von dem Gehäuseabschnitt 10a bedeckt wird, ragt bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 die Ausgangswelle 18 aus dem (nicht dargestellten) Gehäuse heraus, wobei sich der Meßbereich 24 außerhalb des Gehäuses befindet.

Das Wellenteil 18b kann aus dem Wellenteil 18a heraus¬ gezogen und ausgewechselt werden. In dem Wellenteil 18a befindet sich ein Hohlraum 35 und in dem Ansatz 32 be¬ findet sich ein weiterer Hohlraum 36. In diesen Hohl¬ räumen befinden sich Stecker 37 und 38, die die Ab¬ schnitte 26a und 26b des Kabels 26 miteinander verbin¬ den. Beim Herausziehen des Wellenteiles 18b wird der Stecker 38 von dem Stecker 37 gelöst. Von dem Stecker

37 führt der Abschnitt 26b des Kabels durch die (nicht dargestellte) Eingangswelle hindurch.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 und 4 entspricht weitgehend demjenigen der Fig. 1. Daher werden nachfol¬ gend nur die Unterschiede beschrieben.

Gemäß Fig 3. und Fig. 4 ist ein mehrpoliger Stecker¬ stift 44 vorgesehen, der mit einer Einstecköffnung 41 am Gehäuse des Meßgerätes 30 eine Drehkupplung 42 bil¬ det. Durch die Axialbohrung der Eingangswelle 12 führt ein Rohr 43 hindurch, das mit der Ausgangswelle 18 drehfest verbunden ist. An dem aus der Eingangswelle herausragenden Rohrende ist ein Stecker 44 befestigt, dessen Anschlußklemmen mit den Adern des Kabels 26 ver¬ bunden sind. In dem Rohr 43 wird während des Betriebes des Schraubgerätes das Kabel 26 nicht verdrillt. Der Stecker 44 weist einen einzigen koaxialen Steckerstift 40 auf, dessen Kontaktflächen 40a, 40b durch Isolierrin¬ ge voneinander getrennt sind. Der Stecker 40 wird in die Einstecköffnung 41 des Gehäuses des Meßgerätes ein¬ gesteckt, so daß das Meßgerät 30 auf dem Kontaktstift 40 gedreht werden kann, um ein Aufwickeln des Kabels 26 zu vermeiden. Es besteht auch die Möglichkeit, das Ge¬ häuse des Meßgerätes 30 durch ortsfeste Abstützung ge¬ gen Drehung zu sichern, beispielsweise indem ein von dem Gehäuse des Schraubgerätes abstehender Arm an dem Meßgerät 30 angreift und dieses festhält.

Das Meßgerät 30 hat eine zylindrische Form, wobei sich an der einen Stirnseite ein Anzeigefeld 45 befindet. Die in Fig. 3 benutzte Einstecköffnung 41 befindet sich an der gegenüberliegenden Stirnseite des Meßgerätes, so daß beim Einstecken des Kontaktstiftes 40 in die Ein-

Stecköffnung 41 die Kontaktflächen 40a, 40b mit Kontakt- ringen 41a,41b in Berührung gebracht werden. Wenn die Einstecköffnung 41 benutzt wird, kann das Meßgerät 30 von oben, also von der Stirnseite her, abgelesen wer¬ den.

Das Meßgerät 30 hat noch mindestens eine weitere Ein¬ stecköffnung 46, die an seiner Umfangsflache vorgesehen ist und deren Benutzung in Fig. 4 dargestellt ist. Das Ablesefeld 45 ist dann seitlich vom Schraubgerät ables¬ bar.

Ferner kann das Meßgerät 30 noch eine weitere Einsteck¬ öffnung 47 an seiner Umfangsflache aufweisen, wenn das Ablesen in einer anderen Winkelstellung gewünscht wird.