DE19719736C2 - Kabelloser Scherschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kabellosen Scherschrauber sowie einen Scherschrauber, wie bei­ spielsweise eine Mutternanziehmaschine, der beispielsweise zum Festziehen von Stahlplatten verwendet wird, um einen Stahlrahmen an der Baustelle einen Gebäudes, einer Brücke oder dergleichen zu bilden.

Fig. 9 zeigt einen Scherbolzen, der zum Festziehen der Stahlele­ mente verwendet wird. Ein Bolzen 1 der Größe M16 bis M24 ist an seiner Spitze mit einem Scherstück 3 ausgebildet. Eine Stahl­ plattenbaugruppe 6 ist schichtweise zwischen einer Mutter 4 und einem Kopf 5 des Bolzens 1 angeordnet. Wenn der Bolzen 1 durch den Scherschrauber festgezogen wird, wird die Mutter 4 durch ei­ nen äußeren Stutzen des Scherschraubers gehalten, während das Scherstück 3 durch seinen inneren Stutzen gehalten wird. Dann wird der Bolzen mit einem großen Drehmoment zwischen 300 bis 1000 Nm festgezogen. Das Scherstück 3 hat einen verjüngten oder halsförmigen Abschnitt 8, der so gewählt ist, daß er mit einer einheitlichen Scherdrehkraft abgeschert wird, um ein vorbestimm­ tes Festziehdrehmoment sicherzustellen, das auf den Bolzen 1 aufzubringen ist.

Fig. 12 zeigt einen herkömmlichen kabellosen Scherschrauber, der zuvor durch Anmelder vorgeschlagen wurde und Gegen­ stand der nachveröffentlichten DE 196 45 827 A1 ist. Bei diesem kabellosen Scherschrauber ist eine Batterie 28 entfernbar an dem unterer. Teil eines Griffs 14 angebracht. Ein Motor 9 wird durch die Batterie 28 gespeist. Die Drehzahl des Motors 9 wird unge­ fähr im Verhältnis 1/2,400 durch Geradstirnräder 10, 11 und dreistufige Planetenradgetriebezüge reduziert. Ein großes Fest­ ziehdrehmoment mit ungefähr 300 bis 1000 Nm wird somit zwischen den inneren Stutzen 2 und den äußeren Stutzen 7 übertragen. Ein Ausgangsabschnitt des Scherschraubers weist die Stutzen 2 und 7, die Planetenradgetriebezüge und Kegelzahnräder 12 und 13 auf.

Ein Motorleistungsabschnitt weist einen Motor 9 auf. Der Griff 14 steht nach unten vom hinteren Ende 18 des Ausgangsabschnitts vor, um den Ausgangsabschnitt mit dem Motorleistungsabschnitt zu verbinden.

Ein Motorschalter (d. h. ein Hauptschalter) 19 ist in dem Griff 14 zum Öffnen und Schließen eines Stromzufuhrschaltkreises vor­ gesehen, der den Motor 9 und die Batterie 28 verbindet. Ein Scherschalter (d. h. Nebenschalter) 23 ist auch in dem Griff 14 vorgesehen, um zu bewirken, daß ein Scherstückaustreibmechanis­ mus ein abgeschertes Scherstück 3 austreibt, das in dem inneren Stutzen 2 zurückgeblieben ist. Genauer gesagt ist eine Elektro­ magnetspule 21 hinter dem Kegelzahnrad 13 vorgesehen. Ein Tauch­ kolben 20 ist gleitfähig in die Elektromagnetspule 21 eingefügt. Eine Stange 22 ist einstückig mit dem Tauchkolben 20 und er­ streckt sich nach vorne (nach links in Fig. 12). Wenn die Elek­ tromagnetspule 21 angeregt wird, wird der Tauchkolben 20 durch die magnetische Kraft der Elektromagnetspule 21 angezogen. Da­ durch rückt die Stange 22 nach vorne und drückt das abgescherte Scherstück 3 aus dem Stutzen 2 heraus, oder treibt es aus.

Fig. 13 zeigt einen anderen herkömmlichen Scherschrauber, der einen seriengewickelten Kollektormotor aufweist, der durch ein übliche Stromspannung von 100 V angetrieben wird, die über ein langes Stromkabel mit 30-60 m Länge zugeführt wird. Ein Be­ trieb dieses Scherschraubers mit Kabel ist im wesentlichen iden­ tisch zu dem des zuvor beschriebenen kabellosen Scherschraubers.

Es gibt jedoch zahlreiche Unterschiede bei der Leistungsfähig­ keit zwischen einem kabellosen Scherschrauber und einem Scher­ schrauber mit Kabel aus den folgenden Grundsätzen.

1. Ein kabelloser Scherschrauber braucht eine lange Zeit, um ei­ ne Mutter in einem lastfreien Zustand zu drehen, weil seine Drehgeschwindigkeit gering ist.

Ein Scherschrauber mit Kabel kann eine hohe Eingangsleistung aufgrund einer hohen Spannung erhalten, die von der üblichen Stromquelle zugeführt wird. Wenn beispielsweise ein Stromwert 12 A ist, ist eine verfügbare Eingangsleistung ungefähr 1200 W = 100 V × 12 A. Dadurch wird eine Ausgangsleistung des Motors des Scherschraubers mit Kabel groß.

Andererseits ist gemäß den derzeitigen Techniken eine tatsäch­ lich in einem kabellosen Scherschrauber einbaubare Batterie auf 24 V Spannung und 2 Ah Kapazität beschränkt. Unter Berücksichti­ gung eines Motorausbrennens oder eines Verschweißens der Schalt­ kontakte ist eine erlaubte Stromgrenze ungefähr 30 A bei 24 V. Daher ist eine zulässige Eingangsleistungsgrenze für den Motor eines kabellosen Scherschraubers ungefähr 720 W = 24 V × 30 A, d. h. 60% der Leistung des zuvor beschriebenen Scherschraubers mit Kabel. Mit anderen Worten ausgedrückt hat der Motor des ka­ bellosen Scherschraubers ungefähr 40% weniger Leistung im Ver­ gleich zu dem Motor des Scherschraubers mit Kabel, der mit einer Wechselspannung von 100 V betrieben wird.

Zur Erzielung derselben Drehmomentstärke wie bei dem Scher­ schrauber mit Kabel ist es daher für den kabellosen Scherschrau­ ber notwendig, ein Drehzahlreduzierverhältnis von herkömmlich 1/1,500 auf 1/2,400 zu erhöhen (d. h. 1,6 mal dem herkömmlichen Drehzahlreduzierverhältnis). Entsprechend sind die Drehzahlen des inneren und äußeren Stutzens 2 und 7 eines kabellosen Scher­ schraubers kleiner als die eines Scherschraubers mit Kabel.

Des weiteren ist ein bemerkenswerter Unterschied des Motorauf­ baus zwischen einem kabellosen Scherschrauber und einem Scher­ schrauber mit Kabel vorhanden. Genauer gesagt ist ein Motor, der in einem kabellosen Scherschrauber verwendet wird, in der Bau­ art, die einen Dauermagnet für ein magnetisches Feld hat, der im allgemeinen als ein getrennt erregter Motor klassifiziert wird. Die Stärke des Magnetfelds wird durch den Permanentmagnet be­ stimmt und ist konstant. Daher ist bei dem Motor des kabellosen Scherschraubers die Beziehung zwischen einem Laststrom und einer Drehzahl durch eine gerade Linie ausgedrückt, die linear nach rechts abfällt, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 10 gezeigt ist. Darüber hinaus ist die Beziehung zwischen dem Last­ strom und einem Drehmoment durch eine gerade Linie ausgedrückt, die linear nach rechts ansteigt, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 11 gezeigt ist.

Andererseits ist bei einem Motor eines Scherschraubers mit Kabel seine Erregerwicklung in Serie mit seiner Ankerwicklung geschal­ tet. Daher verändert sich die Stärke des magnetischen Feldes in Abhängigkeit des Laststroms. Bei dem Motor des Scherschraubers mit Kabel ist die Beziehung zwischen dem Laststrom und der Dreh­ zahl durch eine gekrümmte Linie ausgedrückt, die quadratisch nach rechts abnimmt, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10 gezeigt ist. Darüber hinaus ist die Beziehung zwischen dem Laststrom und dem Drehmoment durch eine gekrümmte Linie ausge­ drückt, die quadratisch nach rechts ansteigt, wie durch eine ge­ strichelte Linie in Fig. 11 gezeigt ist. Wie aus den Fig. 10 und 11 offensichtlich ist, ist ein Unterschied zwischen der Drehzahl bei einer lastfreien Drehung und bei einer Drehung un­ ter Last des Scherschraubers mit Kabel im Vergleich zu dem ka­ bellosen Scherschrauber groß.

Des weiteren ist gemäß dem kabellosen Scherschraubers die Länge der Leitung, die die Batterie 28 und den Motor 9 verbindet, kon­ stant und nur einige zehn Zentimeter lang.

Andererseits unterliegt der Scherschrauber mit Kabel einem star­ ken Spannungsabfall des langen Stromkabels von 30-60 m. Dieser Spannungsabfall steigt mit steigendem Laststrom an. Daher verän­ dert sich die tatsächliche Drehzahl des Scherschraubers mit Ka­ bel stärker, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 10 ge­ zeigt ist. Daher wird der Unterschied der Drehzahl zwischen der lastfreien Drehung und der Drehung unter Last bei dem Scher­ schrauber mit Kabel größer.

Bei einem Festziehvorgang einer Mutter 4 durch den Scherschrau­ ber wird für gewöhnlich ein Bolzen 1 zuvor in die Durchgangslö­ cher einer Stahlplattenbaugruppe 6 gesetzt. Der Kopf 5 des Bol­ zens 1 wird an einer Seitenfläche der Stahlplattenbaugruppe 6 angebracht. Eine Unterlegscheibe 4a und die Mutter 4 werden mit dem entgegengesetzten Ende des Bolzens 1 gekoppelt und durch ei­ ne Bedienerhand aufgeschraubt, bis die Unterlegscheibe 4a und die Mutter 4 fest an der anderen Seitenfläche der Stahlplatten­ baugruppe 6 angebracht sind.

Ein derartiger vorübergehender Festziehvorgang hängt jedoch vollständig von jedem Bediener ab und ist für gewöhnlich nicht perfekt bzw. unvollständig. Daher besteht eine starke Wahr­ scheinlichkeit, daß die Mutter 4 in einem lockeren Zustand mit einem Betrag ist, der einem Schraubengewinde entspricht.

Ein Vorgang zum dauerhaften Festziehen wird dann durch den Scherschrauber durchgeführt, nachdem der Vorgang zum vorüberge­ henden Festziehen durch die Bedienerhand beendet ist. In diesem Fall muß der Scherschrauber für eine gewisse Zeit im lastfreien Zustand aufgrund des zuvor beschriebenen lockeren Zustands der Mutter 4 gedreht werden. Für einen Scherschrauber mit Kabel, der eine Drehzahl von ungefähr 25 U/min hat, dauert es etwa 2,5 Se­ kunden, bis die Mutter 4 um einen Betrag festgezogen ist, der dem zuvor beschriebenen lockeren Zustand entspricht. Demgegen­ über ist die lastfreie Drehzahl eines kabellosen Scherschraubers nur 10 U/min. Daher dauert es bei dem kabellosen Scherschrauber 6 Sekunden, um die Mutter 4 um denselben Betrag festzuziehen.

Nachdem die Mutter 4 fest in Kontakt mit der Stahlplattengruppe 6 gebracht worden ist, wird der Vorgang zum dauerhaften Festzie­ hen in einem belasteten Zustand durchgeführt, in dem die Mutter um ungefähr 90 Grad gedreht wird. Es dauert etwa 4 Sekunden so­ wohl bei dem kabellosen Scherschrauber als auch bei dem Scher­ schrauber mit Kabel. Entsprechend dauert es bei dem Scherschrau­ ber mit Kabel 6,5 Sekunden, um einen Zyklus zu vollenden, der mit dem Vorgang zum vorübergehenden Festziehen beginnt und durch den Vorgang zum dauerhaften Festziehen unter dem belasteten Zu­ stand endet. Andererseits dauert es 10 Sekunden bei dem kabello­ sen Scherschrauber.

Für den Bediener eines Scherschraubers besteht die Möglichkeit, daß der Bediener gezwungen ist, eine Stellung zeitweilig einzu­ nehmen, um einen Bolzen von unten nach oben festzuziehen, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Das Gewicht des Scherschraubers ist ungefähr 5 kg. Ein Halten eines derart schweren Scherschraubers für eine Dauer von 10 Sekunden ermüdet den Bediener und führt zu seiner Erschöpfung und verschlechtert somit den Wirkungsgrad der Ar­ beit.

2. Das Motorgehäuse eines herkömmlichen Scherschraubers ist zu schmal, um sowohl den Motorschalter als auch den Scherstück­ schalter unterzubringen.

Während dem in Fig. 8 gezeigten Arbeitseinsatz ist der Griff 14 vom Bediener weit entfernt. Dies zwingt den Bediener, den schwe­ ren Scherschrauber während einer Serie von Arbeitsvorgängen zu halten, die das Festziehen einer Schraube und das Austreiben ei­ nes Scherstücks umfassen. Dies macht den Bediener müde oder führt zu seiner Erschöpfung.

In diesem Fall wäre es für den Bediener einfacher, das Motorge­ häuse 24 anstelle des Griffs 14 zu umgreifen, um alle notwendi­ gen Vorgänge auszuführen.

Zur Verwirklichung müssen die folgenden Dinge gelöst werden.

• 1. Sowohl der Motorschalter als auch der Scherstückschalter sollten in der Nähe des Motorgehäuses angeordnet sein. Der Mo­ torschalter muß eine ausreichende Haltbarkeit haben, weil der Motorschalter einem starken Strom unterliegt, der gleich 30 A ist. Die Anmessung des Motorschalters ist somit groß und ein be­ achtlicher Raum ist dafür erforderlich.
• 2. Eine Leitung, die die Stromquelle mit dem Motorschalter und dem Motor verbindet, muß dick sein, um einen Leistungsverlust zu vermeiden. Ein großer Raum ist zum Anordnen einer derart dicken Leitung erforderlich

3. Ein automatischer Übertragungsmechanismus könnte verwendet werden, um die lastfreie Drehung einer Mutter zu beschleunigen.

Zur Lösung der zuvor beschriebenen Probleme, die darin bestehen, daß die Geschwindigkeit des kabellosen Scherschraubers während eines lastfreien Zustands gering ist, wäre es wirksam, einen au­ tomatischen Übertragungsmechanismus in einem geeigneten Ab­ schnitt in dem Getriebezug zur Drehzahlreduzierung vorzusehen, um die Drehzahl in einem lastfreien Zustand (d. h. kleines Redu­ zierverhältnis und niedrigeres Drehmoment) zu erhöhen und die Drehzahl in einem belasteten Zustand (d. h. großes Reduzierver­ hältnis und größeres Drehmoment) zu reduzieren.

Die US 4 215 594 offenbart einen herkömmlichen automatischen Übertragungsmechanismus, der bei Festziehwerkzeugen angewendet wird, mit dem eine Drehung bei geringem Drehmoment und hoher Drehzahl verwirklicht wird, indem ein Planetenradgetriebemecha­ nismus durch Anhalten ein Hohlrads des Planetenradgetriebezuges insgesamt bei einer Drehung mit hohem Drehmoment und geringer Drehzahl gedreht wird.

Fig. 14 zeigt eine herkömmliche schematische Getriebeanordnung des Getriebemechanismus zur Drehzahlreduzierung des in Fig. 12 gezeigten herkömmlichen Scherschraubers, die aus zweistufigen Planetenradgetriebezügen P1 und P2 mit einem gemeinsamen Hohlrad besteht, das einstückig mit deren äußerem Umfangsabschnitt aus­ gebildet ist.

Ein automatischer Übertragungsmechanismus kann beispielsweise mit diesem Getriebemechanismus zur Drehzahlreduzierung kombi­ niert werden. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, ist ein Hohlrad der ersten Stufe 100 unabhängig von einem Hohlrad 101 der zweiten Stufe ausgebildet. Eine Freilaufkupplung 102 ist außerhalb des Hohlrads 100 angeordnet. Das Sonnenrad 103 wird durch eine An­ triebswelle 104 angetrieben. Die Planetenradstütze 105 ist wahl­ weise mit der Antriebswelle 104 über eine Kupplung 106 in oder außer Eingriff. Wenn ein auf die Planetenradstütze 105 aufge­ brachtes Drehmoment kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird . die Drehung direkt über die Kupplung 106 von der Antriebswelle 104 auf die Planetenradstütze 105 ohne eine Drehzahlreduzierung übertragen. In diesem Fall ist das Hohlrad 100 durch die Funkti­ on der Freilaufkupplung 102 in einem Leerlaufzustand. Wenn das auf die Planetenradstütze 105 aufgebrachte Drehmoment den vorbe­ stimmten Wert übersteigt, wird die Kupplung 106 gelöst und die Drehung der Drehwelle 104 wird durch das Planetenradgetriebe re­ duziert und auf die Planetenradstütze 105 übertragen. Gleichzei­ tig wirkt das Drehmoment auf das Hohlrad 100 in der der Dreh­ richtung entgegengesetzten Richtung. Entsprechend sperrt die Freilaufkupplung 102. Dieser automatische Übertragungsmechanis­ mus hat jedoch die folgenden Probleme.

• 1. Die zwei Hohlräder 100 und 101 des zweistufigen Planetenrad­ getriebezugs müssen unabhängig voneinander gemacht werden. Dies läßt möglicherweise die Kosten steigen.
• 2. Die Freilaufkupplung 102 muß eine große Kraft aushalten. Die Abmessung der Freilaufkupplung wird groß, weil die Freilaufkupp­ lung außerhalb eines Hohlrads 100 mit größerem Durchmesser vor­ gesehen ist. Dies läßt weiter die Kostenansteigen. Der Außen­ durchmesser des Abschnitts zur Drehzahlreduzierung vergrößert sich. Das Gewicht steigt im Verhältnis zum Quadrat des Durchmes­ sers an.
• 3. Die herkömmlichen zweistufigen Planetenradgetriebezüge kön­ nen nicht direkt ohne Veränderungen verwendet werden. Es besteht die Notwendigkeit, einen Getriebezug ohne automatische Übertra­ gung für einen Scherschrauber mit Kabel und einen Getriebezug mit einer automatischen Übertragung für einen kabellosen Scher­ schrauber herzustellen. Dies führt zu einem Kostenanstieg.

Die US 45 65 112 zeigt einen Scherschrauber, der einen Motor und einen Getriebezug zur Reduzierung der Motordrehzahl sowie eine Vielzahl von Planetenradgetriebezügen aufweist. Ferner ist eine Freilaufkupplung und eine Rutschkupplung vorgesehen. Die Rutschkupplung dient jedoch nicht zur Begrenzung des Drehmo­ ments.

Weiterhin zeigt die EP 01 10 725 A1 einen Scherschrauber mit ei­ ner Vielzahl von Planetenradgetriebezügen. Eine Rutschkupplung dient zur Begrenzung des Drehmoments.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Scherschrauber zu schaffen, der dazu in der Lage ist, die Dreh­ zahl der Stutzen entsprechend einer darauf einwirkenden Last an­ gemessen zu verändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unab­ hängigen Patentansprüche 1 und 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentan­ sprüchen definiert.

Erfindungsgemäß ist ein Scherschrauber geschaffen, der einfach während eines Bolzenfestziehvorgangs handzuhaben ist, insbeson­ dere bei einem Arbeitseinsatz, bei dem ein Bolzen von unten nach oben festgezogen wird.

Ferner wird erfindungsgemäß eine Drehzahl einer Mutter in einem lastfreien Zustand erhöht.

Erfindungsgemäß ist der Getriebemechanismus zum Erhöhen der Drehzahl irgendwo in dem Getriebezug vorgesehen, der den Motor mit der Stutzeneinheit verbindet. Dieser Getriebemechanismus zum Erhöhen der Drehzahl wird automatisch durch die Funktion des Kupplungsmechanismus zwischen einer Drehung mit geringem Drehmo­ ment und hoher Drehzahl während eines Zustands unter leichter Last und einer Drehung mit großem Drehmoment und geringer Dreh­ zahl während eines Zustands unter starker Last umgeschaltet.

Entsprechend kann die vorliegende Erfindung sowohl auf einen Scherschrauber mit Kabel als auch auf einen kabellosen Schrauber angewendet werden.

Die obige Aufgabe sowie Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfin­ dung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offen­ sichtlicher, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.

Fig. 1 ist eine teilgeschnittene Querschnittansicht, die einen automatischen Übertragungsmechanismus einen kabellosen Scherschraubers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen we­ sentlichen Teil der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht, die eine Gesamtanordnung des kabellosen Scherschraubers gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist eine Ansicht des in Fig. 3 gezeigten kabellosen Scherschraubers von rechts;

Fig. 5 ist einer Querschnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Getriebeanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm, das eine Schaltung einer in Fig. 5 gezeigten elektrischen Komponente zeigt;

Fig. 7 ist eine teilgeschnittene Querschnittansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitsweise eines Bedieners während eines Festziehvorgangs eines Bol­ zens zeigt, der von unten nach oben unter Verwendung des Scherschraubers gemäß der Erfindung festgezogen wird;

Fig. 9 ist eine Querschnittansicht, die ein Stahlplattenbaugrup­ pe zeigt, die mittels eines Scherbolzens festgezogen wird;

Fig. 10 zeigt eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einem Laststrom bei einem herkömmlichen Scherschrauber;

Fig. 11 zeigt eine Beziehung zwischen einem Motordrehmoment und einem Laststrom bei einem herkömmlichen Scherschrauber;

Fig. 12 ist eine Querschnittansicht, die einen herkömmlichen ka­ bellosen Scherschrauber zeigt, der durch den gleichen An­ melder zuvor vorgeschlagen wurde;

Fig. 13 ist eine Querschnittansicht, die einen herkömmlichen Scherschrauber mit Kabel zeigt;

Fig. 14 ist eine Prinzipansicht, das schematisch eine herkömmli­ che Getriebeanordnung des in Fig. 12 gezeigten herkömmli­ chen Scherschraubers zeigt;

Fig. 15 ist eine Prinzipansicht, die schematisch eine Getriebe­ anordnung mit einem Mechanismus zum Reduzieren einer Dreh­ zahl zeigt, die in dem in Fig. 12 gezeigten Scherschrauber eingebaut ist;

Fig. 16 ist eine Prinzipansicht, die schematisch eine Getriebe­ anordnung eines erfindungsgemäßen Scherschraubers zeigt;

Fig. 17A und 17B sind Querschnittansichten, die miteinander ei­ nen wesentlichen Teil des Mechanismus zum Erhöhen der Dreh­ zahl gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigen, wobei Fig. 17A eine Querschnittan­ sicht entlang einer Linie C-C der Fig. 17B ist; und

Fig. 18 ist ein Schaltdiagramm, das eine Betätigungsschaltung eines erfindungsgemäßen Scherschraubers zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wer­ den nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen in allen Zeichnungen bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine Gesamtanordnung eines kabellosen Scherschrau­ bers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung. Ein Motor 9 hat eine Drehwelle 9a, die in der Zeichnung nach oben vorsteht. Ein Motorzapfen 25 ist an der Spitze dieser Drehwelle 9a durch Preßpassen befestigt. Der Motor 9 ist fest­ stehend in einem Motorgehäuse 24 untergebracht. Dieser Abschnitt wird nachfolgend als "Motorleistungsabschnitt" 27 bezeichnet. Ein Griff 14 erstreckt sich parallel zu diesem Motorgehäuse 24. Ein Motorschalter 19 ist in dem Griff 14 angeordnet. Der Motor­ schalter 19 öffnet oder schließt einen Stromzufuhrschaltkreis, der den Motor 9 mit einer Batterie 28 verbindet. Dieser Ab­ schnitt wird nachfolgend als "Griffabschnitt" 29 bezeichnet.

Die Batterie 28 ist mit dem Boden des Griffs 14 an dem einen En­ de (d. h. dem rechten Ende) und mit dem Boden des Motorgehäuses 24 an dem anderen Ende (d. h. dem linken Ende) verbunden. Die Batterie erstreckt sich in der Zeichnung horizontal und über­ brückt oder überspannt den Griff 14 und das Motorgehäuse 24. An­ schlüsse 31 werden in Kontakt mit Polen 30 der Batterie 28 an ihren einen Enden gebracht und mit dem Motorschalter 19 an ihren anderen Enden verbunden.

Die Batterie 28 ist an einer Position angeordnet, die bezüglich des Griffs 14 symmetrisch zu einem Ausgabemechanismusabschnitt 32 liegt. Der Ausgabemechanismusabschnitt 32 umfaßt einen inne­ ren Stutzen 2 und Planetengetriebe, die später detailliert be­ schrieben werden. Der Griff 14 hat eine Batteriebohrung 33, um einen oberen vorstehenden Teil der Batterie 28 aufzunehmen. So­ mit wird die Batterie 28 in diese Bohrung 33 von unten in der Zeichnung eingefügt und wird zwischen Rasten 34 und 35 lösbar gehalten. Die Rasten 34 und 35 sind an einer Seitenplatte 79 . vorgesehen, die gleitend durch eine Feder 78 vorgespannt ist und derart angeordnet ist, daß sie den Griff 14 und das Motorgehäuse 24 überbrückt oder überspannt.

In der Vorderansicht der Fig. 4 hat des weiteren die Batterie 28 eine Breite B, die um einen Betrag von ungefähr 45 mm breiter als eine Breite A des Motorgehäuses 24 ist. Das hintere Ende der Batterie 28 entspricht dem hinteren Ende des Griffs 14. Das vor­ dere Ende der Batterie 28 entspricht einem Drittel des Bodens des Motorgehäuses 24 von dessen hinterem Ende. Dieser Abschnitt wird als "Stromzufuhrabschnitt" 36 bezeichnet.

Der Motor 9 ist mit einem (nicht gezeigten) Kühlgebläse verse­ hen. Eine Vielzahl von Belüftungsfenstern 37, 37 ist in der Nähe der Batterie 28 vorgesehen, um durch das Kühlgebläse geförderte Frischluft einzulassen. Eine Vielzahl von Belüftungsfenstern 38, 38 sind in der Nähe des Motorzapfens 25 entfernt von der Batte­ rie 28 zum Auslassen von aufgeheizter Luft aus dem Kühlgebläse vorgesehen. Die Anbring- und Entfernrichtung der Batterie 28 an und von der Batteriebohrung 33 ist senkrecht zu einer Längsrich­ tung des inneren Stutzens 2 und parallel zu einer Längsrichtung des Griffs 14.

Der Ausgangsmechanismusabschnitt 32 hat ein Gewicht von ungefähr 2,5 kg. Die Batterie 28 hat ein Gewicht von ungefähr 1,2 kg. Der Motorschalter 19 ist in einem Griffbereich des Griffs 14 ange­ ordnet, der durch eine Bedienerhand gehalten wird. Die Position des Motorschalters 19 entspricht einem Drittel des Griffes 14 von seinem oberen Ende. Diese Position fällt im wesentlichen mit dem Schwerpunkt des Scherschrauberkörpers zusammen.

Wenn der Motorschalter 19 geschlossen wird, wird ein Relais 70 angeregt, um einen zugehörigen Relaiskontakt zu schließen und den Motor 9 anzuregen. Die Drehung des Motors 9 wird auf den Drehzahlreduzierungsmechanismusabschnitt 39 übertragen. In einer Getriebeabdeckung 40 des Drehzahlreduzierungsmechanismusab­ schnitts 39 sind Geradstirnräder 10 und 11 vorgesehen. Die Dreh­ zahl des Motors 19 wird zunächst durch diese Geradstirnräder 10 und 11 gemäß einem Reduzierungszahnradsverhältnis reduziert, das durch ihre Zähneanzahl definiert ist. Ein Kegelrad 12 ist in das Geradstirnrad 11 preßgepasst. Dieses Kegelrad 12 kämmt mit einem Kegelrad 13, das eine Kegelradwelle 53 hat, die senkrecht auf der Achse des Kegelrads 12 steht. Somit wird die Drehung des Mo­ tors 9 auf die Kegelradwelle 53 über den Kegelradgetriebezug übertragen. Durch die vorstehend beschriebene Übertragung in dem Drehzahlreduzierungsmechanismusabschnitt 39 wird die Drehzahl des Motorzapfens 25 auf ungefähr 1/24 reduziert.

Die Drehzahl der Kegelradwelle 53 wird auf einen Ausgangsmecha­ nismusabschnitt 43 übertragen. Der Ausgangsmechanismusabschnitt 43 weist dreistufige Planetenradgetriebezüge, einen äußeren Stutzen 7, den inneren Stutzen 2 und eine innere Abdeckung 42 auf. Die innere Abdeckung 42 befestigt die Stutzen 2 und 7 an der Getriebeabdeckung 40. Ein Betrieb des Getriebezuges, der das Kegelrad 13 bis zum Sonnenrad 41 umfaßt, wird später detaillier­ ter unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert.

Die Drehzahl des Sonnenrads 41 wird nach und nach durch die er­ ste bis dritte Stufe der Planetenradgetriebezüge reduziert. Der Planetenradgetriebezug der ersten Stufe weist Planetenräder 15 und ein Hohlrad 44 auf. Der Planetenradgetriebezug der zweiten Stufe weist ein Sonnenrad 45, Planetenräder 16 und das Hohlrad 44 auf. Der Planetenradgetriebezug der dritten Stufe weist ein Sonnenrad 46, Planetenräder 17 und ein Hohlrad 47 auf.

Das Hohlrad 47 ist mit dem äußeren Stutzen 7 verbunden. Das Hohlrad 44 ist mit dem inneren Stutzen 2 verbunden. Die Drehzahl des Kegelrads 13 wird im wesentlichen auf 1/100 durch die vor­ stehend beschriebene Differenzdrehzahlreduzierung durch die Hohlräder 44 und 47 reduziert. Die Planetenräder 15 und 16 käm­ men mit dem Hohlrad 44, das einstückig aus demselben Modul und mit derselben Zähneanzahl gefräst ist. Der Drehzahlreduzierungs­ mechanismusabschnitt 39 und der Ausgangsmechanismusabschnitt 43 in Kombination werden als ein "Ausgangsabschnitt" 48 bezeichnet. Durch diesen Ausgangsabschnitt 48 reduziert sich die Drehzahl des Motors 9 auf ungefähr 1/2,400 und das Drehmoment steigt auf 500 Nm, um das Scherstück 3 abzuscheren, während die Mutter 4 festgezogen wird. Folglich wird die Stahlplattenbaugruppe 6 mit einem Drehmoment von 500 Nm festgezogen.

Der Ausgangsmechanismusabschnitt 43 ist an der plattenförmigen inneren Abdeckung 42 mittels sechs kleiner Schrauben 49 befe­ stigt. Die innere Abdeckung 42 hat eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Löchern 50 an ihrem Umfangsflansch. Die Getriebeab­ deckung 40 hat entsprechende mit Gewinde versehene Löcher 50 an ihrem Umfangsflansch. Die innere Abdeckung 42 ist an der Getrie­ beabdeckung 40 unter Verwendung von vier Montagebolzen 52 befe­ stigt, die jeweils in die entsprechenden mit Gewinde versehenen Löcher 50 von der Außenseite der Getriebeabdeckung 40 eingefügt sind.

Das abgescherte Scherstück 3 verbleibt innerhalb des inneren Stutzens 2. Dieses Scherstück 3 wird jedoch aus dem inneren Stutzen 2 ansprechend auf einen Anschaltvorgang eines Scher­ stückschalters 23, der in dem Griff 14 vorgesehen ist, oder ei­ nes Scherstückschalters 72 ausgetrieben, der in einem oberen Teil des Motorgehäuses 24 vorgesehen ist. Genauer gesagt ist ei­ ne Elektromagnetspule 21 in einem Hohlraum angeordnet, der in der Stahlkegelradwelle 53 ausgebildet ist. Wenn der Scherstück­ schalter 23 oder 72 geschlossen wird, wird der Elektromagnetspu­ le 21 ein starker Strom mit 30 A bei 24 V zugeführt. Mit diesem der Elektromagnetspule 21 zugeführten Strom wird eine elektroma­ gnetische Kraft durch die Elektromagnetspule 21 mit einer Stärke erzeugt, die ausreichend groß ist, um den Tauchkolben 20 zur Mitte der Elektromagnetspule 21 anzuziehen. Eine langgezogene Stange 22 erstreckt sich vom Tauchkolben 20 nach links in Fig. 3 entlang der axialen Richtung des Tauchkolbens 20 und tritt durch den Ausgangsmechanismusabschnitt 43 hindurch. Ein Hammer 51 ist einstückig an der Spitze der Stange 22 angebracht. Dies ruft ei­ ne Verschiebebewegung des Hammers 51 in der Axialrichtung des Tauchkolbens 20 ansprechend auf die Anregung der Elektromagnet­ spule 21 hervor. Anders ausgedrückt, wird das in dem inneren Stutzen 2 verbleibende Scherstück 3 zwangsweise aus dem inneren Stutzen 2 durch die Verschiebebewegung des Hammers 51 herausge­ trieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine detaillierte Anordnung des Ge­ triebezuges, der von dem Drehzahlreduziermechanismusabschnitt 39 zum Ausgangsmechanismusabschnitt 43 reicht. Ein automatischer, zweistufiger Übertragungsmechanismus ist in Serie zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausgangsmechanismusabschnitt 43 hinzugefügt.

Die Kegelradwelle 53, die als eine Drehwelle des Kegelrads 13 dient, ist drehbar zwischen zwei Lagern gestützt. Ein entferntes Ende der Kegelradwelle 53 wirkt als eine Planetenradstütze zum Halten von drei Planetenrädern 55 über Zapfen 54. Planetenräder 55 kämmen mit einem Hohlrad 56, das diese umgibt. Das Hohlrad 53 ist drehbar mit der inneren Abdeckung 42 gekoppelt. Eine koni­ sche Nut 57 ist an einem Abschnitt außerhalb des Hohlrads 56 vorgehen. Eine Kugel 58 ist in dieser konischen Nut 56 angeord­ net und durch eine Druckfeder 59 vorgespannt, um zu verhindern, daß das Hohlrad 56 durchrutscht. Dies ist eine der Rutschkupp­ lungen, dessen Rutschdrehmoment mithilfe der Kraft der Druckfe­ der 59 und dem Neigungswinkel der konischen Nut 57 bestimmbar ist.

Die Kegelradwelle 53 ist hohl. Innerhalb dieses Hohlraums der Kegelradwelle 53 ist ein Teil des Sonnenrads 41 vorgesehen. Das hintere Ende des Sonnenrads 41 ist einstückig mit einem Wellen­ abschnitt, der als ein Sonnenrad 60 ausgebildet ist. Dadurch sind das Sonnenrad 41 und das Sonnenrad 60 drehbar innerhalb der Kegelradwelle 53 eingefügt. Als Maßnahme gegen das Herausziehen des Sonnenrads 60 in der axialen Richtung ist das Sonnenrad 60 durch eine Unterlegscheibe 61 und eine Anschlagscheibe 62 gehal­ ten, die an dem inneren Ende des Sonnenrads 60 vorgesehen ist.

Der Hauptteil des Sonnenrads 41 erstreckt sich aus dem Hohlraum der Kegelradwelle 53 heraus. Der Außendurchmesser des Hauptteils des Sonnenrads 41 ist aufgeweitet und identisch zum Außendurch­ messer der Kegelradwelle 53. Eine Federkupplung 63 ist um einen Verbindungsabschnitt des Hauptteils des Sonnenrads 41 und der Kegelradwelle 53 eingebaut. Die Federkupplung 63 hat ein Spiel von 0,5 mm. Dadurch überspannt die Federkupplung 63 das Sonnen­ rad 41 und die Kegelradwelle 53 und hält sie mit einer vorbe­ stimmten Kraft. Die Federkupplung 63 ist beispielsweise ein mit zwölf Wicklungen links gewickelter, rechtwinkliger Draht mit ei­ nem Querschnitt von ungefähr 1 × 1,5 mm. Wenn sich das Kegelrad 53 in einer Richtung im Uhrzeigersinn bezüglich des Sonnenrads 41 dreht, schrumpft die Federkupplung in ihrer radialen Richtung und erhöht daher die Festziehkraft, die auf die Kegelradwelle 53 und das Sonnenrad 41 aufgebracht wird. Ein größeres Drehmoment, das gleich 30 Nm ist, kann auf diese Weise übertragen werden.

Andererseits weitet sich, wenn die Kegelradwelle 53 in einer Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich des Sonnenrads 41 ge­ dreht wird, die Federkupplung 63 in ihrer radialen Richtung auf und verringert daher die Festziehkraft, die auf die Kegelradwel­ le 53 und das Sonnenrad 41 aufgebracht wird. In diesem Fall bleibt ein übertragbares Drehmoment auf einem geringeren Wert, der nur 0,01 Nm ist. Daher dient die Federkupplung 63 als eine Freilaufkupplung.

Fig. 16 ist eine Prinzipansicht, die schematisch die vorstehend beschriebene Getriebeanordnung des Scherschraubers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Nachfolgend wird ein Betrieb des kabellosen Scherschraubers ge­ mäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Es soll nun angenommen werden, daß die Mutter 4 an einer Positi­ on angeordnet ist, die einem lockeren Betrag entspricht, der gleich einem Schraubengewinde ist. Wenn die Stahlplattenbaugrup­ pe 6 durch den Bolzen 1 festgezogen wird, ist ein Drehmoment, das erforderlich ist, um die Mutter 4 in einem derartigen Leer­ laufzustand zu drehen, sehr gering (ungefähr 0,005 Nm). Daher ist der Motor im wesentlichen in einem lastfreien Zustand. Die Kegelradwelle 53 dreht sich mit einer Drehzahl, die 1000 U/min entspricht.

Gemäß dem in Fig. 12 gezeigten herkömmlichen Scherschrauber wird die Drehung der Kegelradwelle 53 durch den Ausgangsmechanismus reduziert. Der äußere Stutzen 7 dreht sich langsam mit einer Drehzahl von ungefähr 10 U/min. Es dauert 6 Sekunden, bis um ei­ nen Betrag gedreht wird, der einem Schraubengewinde entspricht. Erfindungsgemäß ist jedoch das Hohlrad 56 durch die Kugel 58 fi­ xiert. In diesem Zustand werden die Planetenräder 55 durch die Kegelradwelle 53 mit einer Drehzahl Na gedreht. Das Sonnenrad 60 dreht sich mit einer erhöhten Drehzahl Ns = (Zr/Zs + 1) × Na, wobei Zr die Zähnezahl des Hohlrads 56 wiedergibt und Zs die Zähnezahl des Sonnenrads 60 wiedergibt. Gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die tatsächliche Drehzahl des Sonnenrads 60 3200 U/min. d. h. 3,2 mal größer als die zuvor beschriebene Drehzahl der Kegelradwelle 53.

Das mit dem Sonnenrad 60 koaxiale und einstückige Sonnenrad 41 dreht sich in der Richtung im Uhrzeigersinn mit der Drehzahl Ns (d. h. 3200 U/min). Die Kegelradwelle 53 dreht sich in der Rich­ tung im Uhrzeigersinn mit der Drehzahl Na (1000 U/min). Anders ausgedrückt dreht sich die Kegelradwelle 53 bezüglich des Son­ nenrads 41 in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn mit einer Rela­ tivdrehzahl, die (Ns - Na) = 2200 U/min entspricht. Dadurch wei­ tet sich die Federkupplung 63 in ihrer radialen Richtung auf. Die Festziehkraft, die auf die Kegelradwelle 53 und das Sonnen­ rad 41 aufgebracht wird, reduziert sich in diesem Fall. Anders ausgedrückt dient die Federkupplung 63 als eine Freilaufkupp­ lung. Daher wird die Drehung der Kegelradwelle 53 nicht direkt auf das Sonnenrad 41 übertragen. Statt dessen wird die Drehung der Kegelradwelle 53 über einen anderen Weg der Planetenräder 55 und das Sonnenrad 60 auf das Sonnenrad 41 übertragen.

Die Drehzahl der Kegelradwelle 53 wird auf eine höhere Drehzahl durch die Planetenräder 55 und das Sonnenrad 60 erhöht. Diese Drehzahl wird auf 1/100 durch den Ausgangsmechanismusabschnitt 43 reduziert. Dadurch ist die letztlich auf den äußeren Stutzen 7 übertragene Drehzahl 32 U/min. d. h. 3,2 mal so groß wie die des herkömmlichen Scherschraubers. Mit dieser erhöhten Drehzahl kann die Zeit, die zum Aufschrauben auf ein Schraubengewinde er­ forderlich ist, auf ungefähr 2 Sekunden reduziert werden.

Ein in diesem Fall wirkendes Drehmoment ist sehr klein und unge­ fähr 5 × 10^-5 Nm, d. h. es ist gleich groß wie ein Quotient der zuvor beschriebenen 0,005 Nm durch das Drehzahlreduzierverhält­ nis. Dadurch können das Hohlrad 56 und die Planetenräder 55 be­ merkenswert verkleinert werden. Dadurch wird es möglich, das Hohlrad 56 und die Planetenräder 55 unter Verwendung eines ein­ fachen und kostengünstigen Verfahrens wie beispielsweise durch Sintern oder dergleichen herzustellen. Des weiteren bilden die Planetenräder 55, das Hohlrad 56 und das Sonnenrad 60 zusammen einen Getriebezug zur Drehzahlerhöhung und haben einen großen Freiheitsgrad bei der Bestimmung eines Übersetzungsverhältnisses zur Erhöhung der Drehzahl, weil keine wechselweise Wirkung in einem gekoppelten Zustand steht. Darüber hinaus kann die Abmes­ sung in radialer Richtung und das Gewicht verringert werden, weil es nicht notwendig ist, eine Freilaufkupplung um das Hohl­ rad vorzusehen.

Nach dem Abschluß eines vorbestimmten Betrags einer freien Dre­ hung der Mutter 4 liegt die Mutter 4 fest an der Stahlplatten­ baugruppe 6 an. Danach wird die Mutter 4 unter Last festgezogen. Ein Drehmoment zum Festziehen steigt linear im Verhältnis zum Drehwinkel der Mutter 4 an. Das Übertragungsdrehmoment Ta der Kegelradwelle 53 steigt auch an. Wenn die Drehung über die Pla­ netenräder 55 übertragen wird, wird ein Drehmoment Tr als eine Reaktionskraft hervorgerufen, die auf das Hohlrad 56 wirkt. Wie allgemein bekannt ist, wird das Drehmoment Tr durch die folgende Gleichung ausgedrückt.

Tr = (Zr/Za) × Ta

Somit steigt das Drehmoment Tr im Verhältnis zum Drehmoment Ta an. Das Drehmoment Tr kann das Rutschdrehmoment der Rutschkupp­ lung übersteigen, das durch die Kugel 58 und die Druckfeder 59 bestimmt ist. In diesem Fall beginnt das Hohlrad 56 durchzurut­ schen, so daß die zuvor beschriebene Drehzahlerhöhungsfunktion verringert oder verloren ist. Somit drehen sich die Planetenrä­ der 55 und das Sonnenrad 60 einstückig mit derselben Drehzahl. Das über diesen Übertragungsweg übertragene Drehmoment über­ steigt nicht einen der Rutschkupplung entsprechenden Wert. Die Kegelradwelle 53 dreht sich bezüglich des Sonnenrads 41 mit ei­ ner konstanten oder geringeren Drehzahl. Die Federkupplung 63 schrumpft in ihrer radialen Richtung und daher steigt die Fest­ ziehkraft an, die auf die Kegelradwelle 53 und Sonnenrad 41 auf­ gebracht wird. Somit wird die Drehzahl Na der Kegelradwelle 53 direkt auf das Sonnenrad 41 übertragen. Die Drehung des Sonnen­ rads 41 wird dann durch den Ausgangsmechanismusabschnitt 43 re­ duziert und schließlich auf die Mutter 4 mit einem großen Drehmoment übertragen.

Gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung hat der Ausgangsmechanismusabschnitt 43 dieselbe Anordnung wie die des zuvor vorgeschlagenen herkömmlichen Scher­ schraubers. Genauer gesagt sind keine Abwandlungen bei den Hohl­ rädern 44 und 47, den Planetenrädern 15-17 und bei der Plane­ tenradstütze des dreistufigen Planetenradgetriebezugs in dem Ausgangsmechanismusabschnitt 43 im Vergleich mit dem Getriebezug des zuvor vorgeschlagenen herkömmlichen Scherschraubers hinzuge­ fügt. Insbesondere ist das Hohlrad 44 nicht in eine erste und zweite Stufe aufgeteilt. Der Vorteil liegt darin, daß der Ge­ triebezug direkt ohne Abwandlungen verwendet werden kann und ei­ ne bemerkenswerte Reduzierung der Herstellkosten mit sich bringt.

Gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung wird eine Drehzahländerung von einer Betriebsweise mit hoher Drehzahl in eine Betriebsweise mit niedriger Drehzahl automatisch durch die Rutschkupplung gemacht, die empfindlich für ein Drehmoment ist, das auf die Welle in dem Drehmomentüber­ tragungsweg wirkt. Aufgrund eines hohen Drehmoments während ei­ ner Betriebsart mit geringer Drehzahl verursacht das Hohlrad 56 ein Rutschen gegen die Druckkraft, die von der Kugel 58 gegeben ist, die durch die Druckfeder 59 vorgespannt ist. Ein dynami­ sches Drehmoment ist jedoch zum Beginn des Rutschens am höch­ sten, wenn eine Kombination bestehend aus der Kugel 58 und Druckfeder 59 verwendet wird. Sobald sich der Rutschzustand sta­ bilisiert hat, reduziert sich das dynamische Drehmoment auf 1/2 bis 1/3 im Vergleich mit dem zu Beginn des Rutschphänomens. Ent­ sprechend kann der Verlust während des Rutschzustands in einem Bereich von 1/2 bis 1/3 gedrückt werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen gemeinsam einen anderen Scherschrau­ ber gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung. Das zweite Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeich­ net, daß das Umschalten zwischen der Betriebsart mit hoher Dreh­ zahl und der Betriebsart mit geringer Drehzahl elektrisch erfaßt wird. Das zweite Ausführungsbeispiel ist zum ersten Ausführungs­ beispiel identisch bezüglich der Getriebeanordnung, aber unter­ scheidet sich in der folgenden neu hinzugefügten Anordnung. Ein Ausbruch (d. h. ein vertiefter Abschnitt) 64 ist an der Umfangs­ kante des Hohlrads 56 vorgesehen. Eine Elektromagnetspule 65 ist in der Nähe des Ausbruchs 64 vorgesehen. Eine Stange 64 ist gleitfähig in die axiale Bohrung der Elektromagnetspule 65 ein­ gefügt. Eine Druckfeder 67 spannt die Stange 66 in Richtung zum Hohlrad 56 vor, so daß das freie Ende der Stange 66 in ihrer am weitesten ausgefahrenen Stellung mit dem Ausbruch 64 im Eingriff ist oder damit verriegelt ist. Anders ausgedrückt, ist das Hohl­ rad 56 durch die Stange 66 verriegelt, wenn die Elektromagnet­ spule 65 entregt ist. Die Elektromagnetspule 65 wird durch eine Elektromagnetbetätigungsschaltung 68 an- oder abgeschaltet. An­ sprechend auf die Anregung der Elektromagnetspule 65 wird die Stange 64 in das Innere der Elektromagnetspule 65 gegen die ela­ stische Kraft der Druckfeder 67 angezogen. Somit tritt die Stan­ ge 66 außer Eingriff von dem Ausbruch 64, wodurch das Hohlrad 56 frei drehbar wird.

Eine Stromerfassungsschaltung 69 erfaßt einen Strom, der durch den Motor 9 fließt, und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der er­ faßte Strom einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Elektroma­ gnetbetätigungsschaltung 68 nimmt das Ausgangssignal der Stromerfassungsschaltung 69 auf und regt die Elektromagnetspule 65 ansprechend auf das Ausgangssignal der Stromerfassungsschal­ tung 69 an.

Wenn sich die Mutter 4 frei dreht, ist eine auf den Motor 9 wir­ kende Last sehr klein und der Strom ist gering (ungefähr 2 A). Somit erzeugt die Stromerfassungsschaltung 69 kein Ausgangs­ signal. Die Elektromagnetspule 65 wird nicht angeregt. Das Hohl­ rad 56 wird in einem verriegelten Zustand gehalten. Die Drehzahl der Planetenräder 55 wird durch das Sonnenrad 60 mit einem Ver­ stärkungsfaktor von ungefähr 3,2 erhöht, der gleich dem Überset­ zungsverhältnis ist. Dadurch wird der äußere Stutzen 7 schneller mit einer erhöhten Drehzahl gedreht.

Nach dem Abschluß eines vorbestimmten Betrags der lastfreien Drehung der Mutter 4 liegt die Mutter 4 fest an der Stahlplat­ tenbaugruppe 6 an und wird unter Last angezogen. Der durch den Motor 9 fließende Strom steigt an. Wenn der Strom 5 A über­ steigt, wird die Elektromagnetspule 65 angeregt, um die Stange 66 von dem Hohlrad 56 zu lösen. Somit wird der verriegelte Zu­ stand zwischen der Stange 66 und dem Hohlrad 56 freigegeben. Das Hohlrad 56 beginnt damit, sich frei zu drehen. Von den Planeten­ rädern 55 wird kein Drehmoment auf das Sonnenrad 60 übertragen. Daher wird, wie zuvor beschrieben ist, die Drehung der Kegelrad­ welle 53 auf das Sonnenrad 41 über die Federkupplung 64 übertra­ gen. Das Sonnenrad 41 dreht sich mit einer geringeren Drehzahl und zieht die Mutter 4 mit einem größeren Drehmoment fest. In diesem Fall ist das Hohlrad 56 frei von einem Reibdrehmoment, das von der Druckfeder 59 und der Kugel 58 wirkt. Somit wird kein Verlust beim Drehen erzeugt. Des weiteren ist die Drehung im wesentlichen ruckfrei, weil keine Reibung durch die Kugel 58 auftritt.

Das in den Fig. 5 und 6 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel hängt im wesentlichen von der Beziehung ab, die angibt, daß ein Laststrom proportional zu einem Drehmoment ist. Diesbezüglich ist ein Drehmoment umgekehrt proportional zu einer Drehzahl. So­ mit ist es möglich, eine Drehzahl eines hinreichenden Abschnitts der Drehwelle zu erfassen, um das System zu regeln, anstelle den Laststrom zu erfassen. Des weiteren ist es möglich, eine (nicht gezeigte) Feder anzuordnen, die zum Erfassen des Drehmoments selbst in der Lage ist. Diese Feder ruft eine Auslenkung propor­ tional zu einem erfaßten Drehmoment hervor. Wenn ein Auslen­ kungsbetrag der Feder einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird ein (nicht gezeigter) zugehöriger Mikroschalter angeschaltet, um die Elektromagnetspule 65 zu regeln. Die Erfassung einer Dreh­ zahl oder eines Drehmoments ist darin vorteilhaft, daß die An­ ordnung für eine Erfassungsvorrichtung vereinfacht werden kann.

Die Federkupplung 63, die bei dem zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel verwendet wird, kann durch eine Freilaufkupplung in Nadelbauweise ersetzt werden, die in den Fig. 17A und 17B gezeigt ist. Dieser Freilaufkupplungsmechanismus ist durch sechs Nadeln 80 und entsprechende Schrägflächen 81 zusammengesetzt. Die Anordnung dieser Freilaufkupplung in Nadelbauweise ist darin vorteilhaft, daß eine axiale Gesamtabmessung reduziert ist, weil die Antriebswelle und die angetriebene Welle in der radialen Richtung und nicht in der axialen Richtung einander gegenüber­ liegen können.

Die Motorschalter 19 und 71 und die beiden Scherstückschalter 23 und 72 sind derart vorgesehen, wie in der Fig. 3 gezeigt ist. Der Motorschalter 19 und der Scherstückschalter 23 sind in dem Griff 14 vorgesehen, während der Motorschalter 71 und der Scher­ stückschalter 72 in dem Motorgehäuse 24 vorgesehen sind. Ein Stromzufuhrabschnitt 36 weist die Batterie 28 auf, die unter dem Griff 14 angeordnet ist. Der Anschluß 31, der in Kontakt mit dem Pol 30 der Batterie 28 gebracht ist, ist mit dem Relais 70 und den Scherstückschaltern 23 und 72 in Verbindung gebracht, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Die Motorschalter 19 und 71, die wahlweise das Relais 70 anregen oder entregen, sind jeweils über dem Re­ lais 70 und dem Motor 9 angeordnet. Die Scherstückschalter 23 und 72 sind in derselben Weise wie die Motorschalter 19 und 71 angeordnet.

Gemäß der in Fig. 18 gezeigten Schaltung fließt der Laststrom des Motors 9 nicht direkt durch die Motorschalter 19 und 71. Der durch die Motorschalter 19 und 71 fließende Strom ist ungefähr 0,3 A, was im Vergleich zu dem Laststrom (ungefähr 30 A) des Mo­ tors 9 sehr wenig ist. Dadurch können die Motorschalter 19 und 71 durch einen Mikroschalter gebildet sein, der eine geringere Leistung und Größe hat. Des weiteren können aufgrund des gerin­ gen Stroms dünne Leitungen verwendet werden, um die Motorschal­ ter 19 und 71 mit dem Relais 70 und der Batterie 28 zu verbin­ den. Tatsächlich können die Leitungen von 2 mm² auf 0,2 mm in ihren Querschnitten verringert werden.

Andererseits unterliegen die Scherstückschalter 23 und 72 einem starken Strom, der 30 A entspricht. Die Dauer dieses starken Stroms ist jedoch ungefähr 10 msek, was beträchtlich kurz ist. Die Scherstückschalter 23, 72 und ihre Leitungen können in den Abmessungen verringert werden. Daher können sowohl der Scher­ stückschalter 72 als auch der Motorschalter 71 einfach in einem begrenzten Raum über dem Motor 9 in dem Motorgehäuse 24 einge­ baut werden. Das Motorgehäuse 24 kann schlanker sein, so daß das Motorgehäuse 24 durch eine Bedienerhand umgriffen werden kann. Dadurch wird es möglich, die Handhabung des Scherschraubers wäh­ rend des Arbeitseinsatzes zu verbessern, selbst wenn der in Fig. 8 gezeigte Festziehvorgang durchgeführt wird, wobei Stahlplatten durch einen Bolzen angezogen werden, der von unten nach oben festgezogen wird.

Fig. 7 ist eine Teilquerschnittansicht, die ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, das sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen in der Anordnung der Batterie 28 unterscheidet, die das Relais 70 einstückig unter­ bringt. Genauer gesagt, ist die Batteriebohrung 33 im Griff 14 mit Elektroden 72a, 72b, 73a und 73b versehen, die in Kontakt mit Anschlüssen 74a, 74b, 75a und 75b der Batterie 28 gebracht sind. Die Elektroden 72a und 72b sind mit dem Motor 9 und dem Relais 70 jeweils über dicke Leitungen 76a und 76b verbunden.

Die Elektroden 73a und 73b sind mit dem Relais 70 und den Schal­ tern 19, 23, 71 und 72 jeweils über dünne Leitungen 77a und 77b verbunden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Länge der Leitungen verkürzt werden, die die Batterie 28 und das Relais 70 verbin­ den. Dies ist bei der Einsparung der Zeit zum Zusammenbauvorgang wirkungsvoll.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die vorliegende Erfindung auf der Grundlage eines kabellosen Scher­ schraubers erläutert. Es ist jedoch möglich, die vorliegende Er­ findung auf einen Scherschrauber mit Kabel anzuwenden. Ähnliche Wirkungen können erzielt werden.

Claims (8)

1. Kabelloser Scherschrauber mit einem Motor (9), der durch eine Batterie (28) gespeist wird, einem Getriebezug (10-13) zur Reduzierung der Motordrehzahl und einer Vielzahl von Planetenradgetriebezügen (15-17, 41, 44-47), die die Drehzahl des Motors (9) reduzieren und die Drehung des Motors (9) auf eine Stutzeneinheit (2, 7) übertragen, die einen Bolzen dreht und festzieht und eine zugehörige Mutter hält, wobei ein Getriebemechanismus (55, 56, 60) mit einer Freilaufkupplung (63) zum Erhöhen der Drehzahl hinzugefügt ist, wobei ein Eingangselement (55) des Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl über die Freilaufkupplung (63) mit einem Ausgangselement (60) des Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl verbunden ist, und wobei ein Kupplungsmechanismus (57, 59) vorgesehen ist, um ein Rutschen an einem vorbestimmten Abschnitt in dem Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl zu ermöglichen.

2. Kabelloser Scherschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl zwischen ein Zahnrad (13) der letzten Stufe des Getriebezuges (10-13) zum Reduzieren der Drehzahl und die erste Stufe (15) der Vielzahl von Planetenradgetriebezügen (15-17, 41, 44-47) gesetzt ist.

3. Kabelloser Scherschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl durch einen weiteren Planetenradgetriebemechanismus gebildet ist, der Planetenräder (55), die durch eine Antriebswelle (53) des Zahnrads (13) der letzten Stufe des Getriebezuges (10-13) zum Reduzieren der Drehzahl gestützt ist, und ein Sonnenrad (60) aufweist, das einstückig mit dem Sonnenrad (41) der ersten Stufe (15) der Planetenradgetriebezüge (15-17, 41, 44-47) ausgebildet ist, wobei das Sonnenrad (60) als das Ausgangselement des Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl dient.

4. Kabelloser Scherschrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (63) eine Federkupplung ist, deren eines Ende mit der Antriebswelle (53) und deren anderes Ende mit dem Sonnenrad (41) der ersten Stufe (15) der Planetenradgetriebezüge (15-17, 41, 44-47) im Eingriff ist.

5. Kabelloser Scherschrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplugsmechanismus (57-59) sowohl eine Kugel (58), die mit einem äußeren Umfang eines Hohlrads (56) des weiteren Planetenradgetriebemechanismus in Kontakt gebracht ist, der den Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl bildet, als auch eine Druckfeder (59), die elastisch die Kugel (58) gegen das Hohlrad (56) vorspannt, aufweist.

6. Kabelloser Scherschrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsmechanismus eine Stange (66) aufweist, die mit einer Vertiefung (64) in Eingriff bringbar ist, die an dem Hohlrad (56) des weiteren Planetenradgetriebemechanismus ausgebildet ist, der den Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl bildet, sowie eine Feder (67), die die Stange (66) in die Vertiefung (64) vorspannt, und eine Elektromagnetspule (65), die die Stange (66) gegen die elastische Kraft der Feder (67) außer Eingriff der Vertiefung (64) treten läßt.

7. Kabelloser Scherschrauber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetspule (65) ansprechend auf einen vorbestimmten Wert des durch den Motor (9) fließenden Stroms oder ansprechend auf einen vorbestimmten Wert eines Drehmoments oder einer Drehzahl eines ausgewählten Elements aus einer Gruppe, die aus dem Motor (9), dem Getriebezug (10-13) zum Reduzieren der Drehzahl und der Vielzahl der Planetenradgetriebezüge (15-17, 41, 44-47) besteht, angeregt wird.

8. Scherschrauber mit einem Motor (9), einem Getriebezug (10-13) zum Reduzieren der Motordrehzahl und einer Vielzahl von Planetenradgetriebezügen (15-17, 41, 44-47), die die Drehzahl des Motors (9) reduzieren und die Drehung des Motors (9) auf eine Stutzeneinheit (2, 7) übertragen, die einen Bolzen dreht und festzieht und eine zugehörige Mutter hält, wobei ein Getriebemechanismus (55, 56, 60) mit einer Freilaufkupplung (63) zum Erhöhen der Drehzahl hinzugefügt ist, wobei ein Eingangselement (55) des Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl über die Freilaufkupplung (63) mit einem Ausgangselement (60) des Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl verbunden ist, und wobei ein Kupplungsmechanismus (57, 59) vorgesehen ist, um ein Rutschen an einem vorbestimmten Abschnitt in dem Getriebemechanismus (55, 56, 60) zum Erhöhen der Drehzahl zu ermöglichen.