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Der Akkuschrauber

Er kann hunderte von Schraubengängen rein und raus schrauben. Der Anwender kann ihn mit einer Hand bedienen. Seine Drehzahl ist so optimiert, das man beobachten kann, ob die Schraube ordnungsgemäß versenkt bzw. angezogen wird. Der Krafteinsatz ist kalkulierbar und es werden keine lebensgefährlichen Spannungen im Akkuschrauber verwendet. Damit können auch Jugendliche relativ gefahrlos den ersten Akku-Schrauber bzw. -Bohrer kennen lernen.
Bei zu hohen Krafteinsatz gibt eine Rutschkupplung ein ratterndes Signal von sich.
Seine Handhabung wird hier erläutert und wozu man ihn weiterverwenden kann, wenn seine Lebensdauer überschritten ist.

Was bei einem Akkuschrauber Die Weiterverwendung nach dem Ende seiner Lebensdauer

Die Handhabung

asbr1d.jpg Abb. 1d: Blauer Akkuschrauber 14,4V
asbr1c.jpg Abb. 1c: Grüner Akkuschrauber 2,4V
asbr1b.jpg Abb. 1b: Gelber Akkuschrauber 12V
Es gibt unterschiedliche Akkuschrauber-Typen für den noramlen Hausgebrauch und den Profi. Genaus so wie für die Fein- und die Leistungs­mechanik. Wählen Sie das Gerät entsprechend seines Einsatzes aus. Dann kann es das, in Zeit und Geld, Leisten was sie benötigen.
Was sollte Sie beim Einsatz beachten!
  1. Regel: Schütze Dich und deine Arbeitsfähigkeit.
    asbr1a.jpg Abb. 1a: Schutzbrille
    Bohren ist ein spanabhebendes Verfahren, das Schrauben manchmal auch. Schütze die Augen vor entstehenden und herumfliegenden Spänen und Splittern durch eine Schutzbrille. Einen Bohrer kann man ersetzen, ein Auge noch nicht!
  2. Regel: Der Krafteinsatz. Der Mensch hat ein halbes PS und damit mehr Kraft als er beim Bohren und Schrauben eigendlich braucht. Es soll weder
    • der Akkuschrauber,
    • noch der Antrieb einer Schraube,
    • noch ein Bohrer
    gequält werden.
  3. Regel: Die Richtung. Wir bohren und schrauben in Achse des Akkuschraubers. Also sollte der Akkuschrauber senkrecht stehen.

asbr1e.png Abb. 1e: Haltung eines Akku-
schraubers beim PC-Einsatz
In unserem PC-Bereich wird ein Akkuschrauber vom Typ, wie in Abb. 1c zu sehen ist, verwendet. Diese haben i.d.R. noch keine Drehmomenteinstellung wie ihre leistungsfähigeren Brüder. Deshalb halten wir diesen mit 2 Fingern (Abb. 1e), um den gewünschten Drehmoment duch unsere Handhaltung zu erreichen. Schlägt die Schraube an, dreht sich der Akkuschrauber automatisch aus der Zweifingerhaltung in den Handteller und kann damit wieder selbst gehalten werden. Die Kraft mit der der Akku-Schrauber bei seiner Drehgeschwindigkeit und Masse die Schraube anschlagen läßt, ist i.d.R. völlig ausreichend für Gehäuse, Festplatten, Einbaukarten, Netzteile, …!

Das Innenleben, Demontage und Montage

asbr2a.jpg Abb. 2a: Beginn der Demontage
Diese Akkuschrauber werden von den Herstellern wartungsfrei geliefert. Für neugierige Leute, wollen wir doch mal nach schauen was da so drin ist.
Es ist bei einer Demontage ratsam sich
  • eine helle Unterlage zu wählen, damit kann ich alle Teile gut sehen, und
  • eine kleine Schachtel für die Schrauben, Kugeln und Federn mit hinzustellen.
Warum? Weil, wenn weg, dann weg und Akku-Schrauber kaputt! Nützlich ist es auch sich zu merken oder zu notieren wo man welche Schraube entfernt hat. Dies ist bei der späteren Montage sehr hilfreich um die Bauteile wieder korrekt zu montieren.
Aus diesem Grunde habe ich ein weißes Blatt im Format A2 als Unterlage gewählt. Da kann ich auch gleich darauf schreiben.

Vorgehensweise

Ich habe die Demontage in 5 Schritte eingeteilt und durchgeführt.

1. Schritt von 5 - Das Bohrfutter

asbr2b.jpg Abb. 2b: Blick auf die Linksgewindeschraube
asbr2c.jpg Abb. 2c: Herausgedrehte Linksgewindeschraube
In dem Bild 2b schaute ich, bei aufgedrehten Bohrfutterkopf, auf die Linksgewindeschraube. Diese muss man herausschrauben um den Bohrfutterkopf entfernen zu können. Eine Linksgewindeschraube wird verwendet, damit beim Heraus­schrauben von Schrauben (links drehend) sich das Bohrfutter nicht von selbst lösen kann. Das Bohrfutter ist auf einem Rechts­gewinde befestigt.
Man beachte dabei eine Links­gewindeschraube muss rechtsrum herausgedreht werden.
asbr2d.jpg Abb. 2d: Akkuschrauber, Bohrfutter, Linkgewindeschraube
Nachdem die Schraube herausgedreht wurde, kann man den Bohrfutterkopf abschrauben. Da sich die Innenachse mit dreht, muste ich dies mit einem kleinen Ruck nach rechts machen. Hat man es dann geschafft, müsste man diese Bauteile wie links im Bild 2d vor sich haben.
Akkuschrauber, Bohrfutter und Links­gewindeschraube.

2. Schritt von 5 - Drehmomenteinstellung und Rutschkupplung

asbr2h.jpg Abb. 2h: Fixierungsschrauben
asbr2i.jpg Abb. 2i: Entfernen der Drehmomenteinstellung
In Abbildung 2h sieht man die Drehmomenteinstellung mit der Fixierungsscheibe. Diese Scheibe hält die Drehmomentseinstellung fest. Man löst die beiden Schrauben und nimmt die Scheibe ab, siehe Abbildung 2i. Danach dreht man vorsichtig die Drehmomenteinstellung, worauf sich die Zahlen befinden, herunter.

asbr2j.jpg Abb. 2j: Federmechanik
In Abbildung 2j ist die Federmechanik der Drehmomenteinstellung zu sehen. Sie ist für den Andruck der Eisenkugeln auf die sich im Gehäuse des Planeten-Getriebe befindliche Rutsch­kupplung verantwortlich. Durch das Innengewinde im Ring der Drehmomentseinstellung wird der weiße Polyamidring zur Feder hin bzw. weg bewegt. Wenn man also die Drehmomentseinstellung auf die höchste Stufe einstellt, wird die Feder am stärksten auf die Eisenkugeln gedrückt. Leider auf diesem Bild nicht zu sehen, ist die Metallscheibe (siehe unten) welche sich zwischen Kugeln und Feder befindet. In diesem Arbeitsschritt entfernt man den weißen Polyamidring und die Andruckfeder.

asbr2k.jpg Abb. 2k: Bauteile von der Drehmomenteinstellung
asbr2l.jpg Abb. 2l: Andruckring
Die einzelnen Bauteile für die Andruckregelung der Drehmoment­einstellung sind: die Andruckfeder (1), die Drehmomenteinstellung mit Innen­gewinde (2), der Polyamidring mit Außen­gewinde (3), die Fixierungsscheibe für die Dreh­moment­einstellung (4) und der Andruckring (5).
asbr2m.jpg Abb. 2m: Aufnahme der Drehmomenteinstellung
Hier zu sehen ist die Führung und Aufnahme der Drehmomentseinstellung inklusive Bohrfutterspindel mit Innen- (für Linksgewindeschraube) und Außengewinde (Schnellspannbohrfutter). Des weiteren sieht man auch die Eisenkugeln die durch die Andruckfeder und dem Andruckring auf die Rutschkupplung gedrückt werden. Von diesen gibt es 16 Stück, da es 2x8 Kugeln hintereinander sind. Die Rutschkupplung befindet sich im Gehäuse des Planeten-Getriebes und wird weiter unten auf dieser Seite noch erläutert. Wie man hier auch sieht fehlt schon eine von den Kugeln, also Vorsicht beim Demontieren diese 16 kleinen Helferlein sind sehr wichtig.

3. Schritt von 5 - Die Gehäuseschalen

Demontage der Gehäuseschalen nach dem bereits Bohrfutter und Drehmomenteinstellung entfernt wurden sind. Die Gehäuseschalen haben drei Aufgaben zu erfüllen.
asbr2g.jpg Abb. 2g: Gehäuseschalen
asbr2e.jpg Abb. 2e: Steuerelektronik, Motor, Getriebe und Bohrfutteraufnahme
Die beiden Gehäuseschalen sind für die Aufnahme (Abb. 2e) der Elektronik, des Motors und dem Planetengetriebe mit Rutschkupplung. An welcher wiederum die Bohrfutteraufnahme befestigt ist.
asbr2f.jpg Abb. 2f: Widerlager
Und andererseits mit Wiederlager (Abb. 2f) für die äußere Kraftübertragung. Diese erfolgt von der Hand, über die Gehäuseschalen, durch das Wiederlager auf das Gehäuse des Planeten-Getriebes. Das Gehäuse des Planeten-Getriebes reicht diese Kraft über das Andrucklager auf die Bohrfutterspindel weiter.

4. Schritt von 5 - Das Getriebe

asbr2r.jpg Abb. 2r: Planetengetriebe
Im linkem Bild sind zusehen die, Zahnräder (1) die auf dem Planeten-Getriebeteller (4) sich befinden. Der Planeten-Getriebeteller (2) mit einem zentrierten Zahnrad auf der Rückseite. Dieses Zahnrad kommt in die Mitte des Planeten-Getriebetellers (4). Der Laufring 3 für die Planeten-Getriebeteller an ihm befindet sich auch die Rutschkupplung.
Funktionsweise: Das Zahnrad des Elektromotors befindet sich in der Mitte der des Planeten-Getriebeteller (2). Wenn sich dieses nun dreht bewegt es den Planeten-Getriebeteller (2). Dieser dreht dann den unteren Planeten-Getriebeteller, welcher mit der Gewindespindel verbunden ist.
asbr2s.jpg Abb. 2s: Rutschkupplung
Hier ist die Rutschkupplung (rote Markierung) am Laufring zusehen. Ihre Funktionsweise ist, wenn z. Bsp. die Drehmomentseinstellung auf die Stufe 1 gestellt wird so drückt die Andruckfeder mittels dem Andruckring die Eisenkugeln mit sehr geringer Druckkraft auf die Rutschkupplung das diese sehr leicht über die Kugeln rutschen kann. Wenn der Bohrer sich nun verkeilt oder die hinein zudrehende Schraube sich im Material fest zieht, wird die entstehende Kraft auf den Laufring übertragen und dieser fängt dann an sich zu drehen. Dabei rutscht er über die Kugeln und der Bohrer bleibt stehen. Man hört dann dieses klackende Geräusch.
asbr2t.jpg Abb. 2t: Eisenkugeln
Dies sind nun die letzten überlebenden Eisenkugeln aus dem Gehäuse des Planetengetriebe (siehe Abb. 2j).

5. Schritt von 5 - Die Elektronik

asbr2u.jpg Abb. 2u: Die Elektronik

Der Elektromotor und Gleitscheibe (1) wandelt die elektrische Energie vom Akku in die mechanische Energie in Form der Rotationskraft um.

Der Kühlkörper mit Schaltkreis (2) hat die Aufgabe der Pulsweitenmodulation (PWM), weil er dabei die überschüssige Spannung in Wärme umwandelt, ist dieser an einem Kühlkörper befestigt.

Durch den Umschalter für Rechts -Linkslauf (3) wird die Polarität am Motor geänert und damit die Drehrichtung des Motors.

An diesem Drücker ist die Regelelektronik zum Einstellen der Umdrehungsgeschwindigkeit (4) des Bohrers man kann ihn auch den "Speedregler" nennen.

An den Klammer für den Batterieanschluss (5) kommt die Batterie oder auch Akku genannt. Denn ohne Saft ist nichts mit Kraft. Beim zusammen Bauen ist es wichtig, diese Klammer nicht zu verdrehen, weil sonst der Pluskontakt von der Klammer am Minus Kontakt der Batterie ist.



Der innere Kraftfluss

Vom Akku, über die Elektronik, zum Motor und von dort über das Getriebe und Drehmomentseinstellung zum Bohrfutter bzw. Werkzeug!
asbr2n.jpg Abb. 2n: Der Kraftfluss
In Abbildung 2n sieht man die mechanische Kraftumwandlung vom Motor bis zum Bohrfutter. Dies ist auch die Reihenfolge der Bauteile bei der De- und Montage vom Elektromotor (links) bis zur Linksgewindeschraube (rechts).
asbr2o.jpg Abb. 2o: Planetengetriebe
Gelb, von links nach rechts: Elektromotor mit Antriebszahnrad, Gleitscheibe, ein von zwei Planeten-Getriebeteller, Zahnräder vom Planeten-Getriebeteller der im Gehäuse ist und der Laufring für das Planeten-Getriebe mit Rutschkupplung.
asbr2p.jpg Abb. 2p: Laufring, Gehäuse Planetengetriebe, Andruckfeder
Gelb, von links nach rechts: Elektromotor mit Antriebszahnrad, Gleitscheibe, ein von zwei Planeten-Getriebeteller, Zahnräder vom Planeten-Getriebeteller der im Gehäuse ist und der Laufring für das Planeten-Getriebe mit Rutschkupplung.
asbr2q.jpg Abb. 2q: Drehmomenteinstellung, Materialaufnahme
Gelb von links nach rechts:
Zahnring vom Planetengetriebe, Aufnahmegehäuse für Planetengetriebe, Druckfeder, Polyamidring, Drehmomenteinsteller mit Stufenreglung, Fixierungsscheibe, Schnellspannfutter, Linkgewindeschraube für die Befestigung des Schnellspannfutter.

Die Weiterverwendung

Unser Beitrag zum Umweltschutz. Wenn bei einem Akkuschrauber nun mal der Akku oder durch herunterfallen das Gehäuse kaputt geht, dann muss man diesen nicht gleich in die Mülltonne werfen. Wir zeigen ihnen hier mal ein paar Beispiele was man daraus noch alles machen kann.

Mit externe Stromversorgung

asbr3b.jpg Abb. 3b: Modifizierter Akku 14,4V/1,2Ah
Bei uns war der Akku eines 14,4V/1,2Ah Akkuschraubers verbraucht und es existiert ein 12V-Ladegerät, was eine entsprechende Spannung (12-13,6V) und Sromstärke (4A) abzugeben instande war.

Die Vorteile davon sind: Der Nachteil:
asbr3c.jpg Abb. 3c: Innenansicht des
modifizierten Akku-Gehäuses
Bei diesem Ladegerät kann man Akkuschrauber mit 12,0V und 14,4V mit Spannung und Strom versorgen. Dazu öffnete ich den defekten Akku, nehme die Akkuzellen heraus und entsorgt diese umweltgerecht. Dann bohrt man ein Loch in das Akkugehäuse, dieses muss ca. 6mm groß sein, das ein Kabel (Abb. 3c) hindurch passt. Das Kabel, was verwendet wird, muss ein 2 adriges Kabel sein, mit möglichst einer roten (+) und schwarzen (-) Isolierung. Wenn nun das Kabel im Gehäuse eingeführt und fixiert ist, lötet man den schwarzen Draht am Minus Kontakt und den roten Draht am Plus Kontakt des Akkugehäuses an. Weil ja nun die Akkuzellen herausgenommen wurden, braucht man ein Ersatz um den Platz auszufüllen. In unserem Fall haben wir ein Holzstück passend gemacht und dieses verwendet. Dann wird das Gehäuse wieder geschlossen. Das Kabel verbindet man dann mit dem 12V Kfz-Batterie-Ladegerät und somit kann der Akkuschrauber wieder verwendet werden.

Der Bohrständer als neues funktionales Gehäuse

Das ist ein Beispiel was man noch machen kann wenn die Gehäuseschalen kaputt gegangen sind.
asbr3d.jpg Abb. 3d: Akkuschrauber mit defekter Gehäuseschale
asbr3e.jpg Abb. 3e: Weiterverwendung im Bohrständer
Und so kann die Wiederverwendung aussehen.
Die Vorteile davon sind:
  • mit nur einer Hand können viele Arbeitsschritte ausgeführt werden z.B.:
  • die Höhe des Bohrers verändern (Hebelarm),
  • Umstellen der Drehrichtung (Rechts-/Linkslauf), gerade beim Gewindeschneiden sehr wichtig und
  • die Bohrgeschwindigkeit regeln.
Außerdem ist die Verletzungsgefahr bei einem Akkuschrauber geringer als bei einer Bohrmaschine. Dieser Bohrständer eignet sich dadurch auch sehr gut für die Ausbildung.

asbr3f.jpg Abb. 3f: Elektronik, Motor, Getriebe und Bohrfutter
Die Abbildung 3f zeigt die Bauteile die aus den Gehäuseschalen herausgenommen wurden. Dabei ist die Batterie-Anschlussklammer entfernt und durch eine Niederspannungs-Eingangsbuchse ersetzt wurden. Dort wird später ein 12V/6A Netzteil angeschlossen. Da die Drehmomenteinstellung so lang ist und somit die Befestigung am Bohrständer nicht möglich wäre, wurde diese mit einer Säge gekürzt. Das Verbindungskabel zwischen Motor und dem Schalter muss außerdem noch gegen ein längeres ersetzt werden.

asbr3g.jpg Abb. 3g: Gehäuse für den Drücker
In Abbildung 3g ist das Gehäuse was wir für den Einbau des Schalters passend gemacht haben. Das Gehäuse hat die Maße 95mm hoch, 45mm breit und 35mm tief da passt alles gut rein.

asbr3h.jpg Abb. 3h: Eingangsbuchse
asbr3i.jpg Abb. 3i: Eingebauter Schalter
asbr3j.jpg Abb. 3j: Kühlkörper mit
Schaltkreis
Wenn dann alles soweit erledigt ist baut man den Schalter in das Gehäuse ein. Damit der Schalter bei der Betätigung nicht in das Gehäuse hinein gedrückt wird, wurde ein Distanzstück aus Holz verwendet. Den Kühlkörper mit seinem Schaltkreis haben wir außen am Gehäuse befestigt. Somit wird der elektrische Kontakt zwischen Schaltkreis, den Kontakten des Schalters und der Eingangsbuchse verhindert. Die Abbildung 3j ist das Loch für die Befestigung des Schalters am Hebel des Bohrständers (siehe Abb. 3k). Doch bevor man alles zusammenschraubt, sollte man einen Test durchführen ob alles funktioniert.

asbr3k.jpg Abb. 3k: Befestigung am Hebel des Bohrständers
Zuletzt befestigt man Motor, Getriebe, Drehmomenteinstellung und Bohrfutter im Bohrständer.
asbr3l.jpg Abb. 3l: Einspannen des Motors in den Bohrständer
Dazu muss vorab das Bohrfutter und die Drehmomenteinstellung abmontiert werden. Der Spannring im Bohrständer hat standardmässig eine Nennweite von 43mm. Weil der Motor vom Akkuschrauber keinen Spannhals wie eine Bohrmaschine hat, wurde das Gehäuse vom Getriebe dazu benutzt. Dieses hat bei unserem Akkuschrauber einen Durchmesser von 41,5mm. Um die Nennweite an den Spannring des Bohrständers anzupassen, kamen Reduzierringe zum Einsatz.
Nach der Befestigung im Spannring wird die Drehmomenteinstellung und das Bohrfutter wieder montiert.
Um zu sehen ob nun auch alles funktioniert, sollte man mal ein Loch in ein Materialstück bohren. Aber immer daran denken "Ein Loch wird gebohrt und nicht gedrückt".

Wenn dann alles in Ordnung ist und funktioniert, kann das Arbeiten mit dem Bohrständer beginnen.
asbr3m.jpg Abb. 3m: Arbeiten am Bohrständer
Auf diesem Bild sehr schön zu erkennen wie ein Mitarbeiter mit einer Hand am Hebel die Höhe des Bohrers regelt und den Schalter für die Geschwindigkeit mit Umschalter für den Rechts-/Linkslauf betätigt. Mit der anderen Hand kann er das Werkstück festhalten und seine Arbeit ausführen.
Also dann viel Spaß und gutes Gelingen!
Was wurde verwendet?
  • Gehäuse für die Elektronik mit M3-Befestiegungsschraube, Zugentlastung am Kabelausgang, Distanzstück zum Einklemmen des Schalters und Niederspannungsbuche 2,1mm für den Stromanschluss.
  • Zweifarbiges, möglichst rot schwarzes, Kabel 1,6mm2.
  • Zur Zugentlastung am Elektromotor kann man eine große Schlauchschelle ca. 40mm verwenden.
  • Natürlich benötigen wir auch einen Bohrständer. Für sicheres halten des Werkstückes wäre einer mit einem Maschinenschraubstock am besten geeignet.
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