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Die Erfindung geht aus von einem
Ratschen-Ringschlüssel
für Überwurfmuttern
an Leitungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise
aus der industriellen Praxis bei der serienmäßigen Montage von Leitungsanschlüssen bekannt
ist. Bekannte Ratschen-Ringschlüssel
der angesprochenen Art könnten
u.U. auch aus Verkaufskatalogen von einschlägigen Fachfirmen druckschriftlich
vorbekannt sein. In 1 der
beiliegenden Zeichnungen ist ein bekannter offener Ratschen-Ringschlüssel für Überwurfmuttern
dargestellt und in der zugehörigen
Figurenbeschreibung beschrieben.
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Bei der Montage technisch anspruchsvoller Güter müssen viele
Verschraubungsstellen, insbesondere dann, wenn sie dynamisch belastet und/oder
sicherheitsrelevant sind, mit einem definierten Drehmoment angezogen
werden. Bei der Einzelmontage oder bei Wartungsarbeiten werden dazu handbetätigte Drehmomentschlüssel eingesetzt, nachdem
die Verschraubungsstelle zunächst
mit einem geringen und streuenden Drehmoment vormontiert worden
ist.
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Die
DE 33 20 347 C1 beschreibt einen solchen
zweigeteilten Anzieh-Vorgang einer sicherheitsrelevanten Verschraubung
am Beispiel der Befestigung von Fahrzeugrädern im Falle eines Radwechsels
durch eine Kundendienstwerkstatt. Die Radschrauben oder Radmuttern
werden bei der Radmontage zunächst
mit einem motorgetriebenen Handschrauber aufgeschraubt und mit einem
niedrigeren Moment als dem Sollmoment angezogen und anschlie ßend mit
einem gesonderten handgeführten Drehmomentschlüssel auf
das vorgeschriebene Anzugsmoment nachgezogen. Die zitierte Druckschrift behandelt
die Dokumentation dieses Nachziehvorgangs. Nach ordnungsgemäßem Anzug
aller Radschrauben wird ein auf einem Haftetikett ausgedrucktes
Verschraubungs-Protokoll ausgeworfen, welches auf den Auftragszettel
aufgeklebt werden kann.
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In der industriellen Montage von
Serienerzeugnissen werden kritische, insbesondere dokumentationspflichtige
Verschraubungen mittels maschinengeführten Verschraubungsautomaten
angezogen, die erforderlichenfalls auch die Dokumentationsdaten
in geeigneter Form ausgeben oder an eine Fertigungsleitstation weiterleiten.
Durch derartige Verschraubungsautomaten können – je nach Ausgestaltung – unterschiedliche,
auf den jeweiligen Anwendungsfall hin optimierte Verschraubungsstrategien
realisiert werden. Jedoch können
bekannte Verschraubungsautomaten aus Platzgründen und/oder aus wirtschaftlichen
Gründen
nicht in jedem Verschraubungsfall zum Einsatz gelangen, insbesondere
dann nicht, wenn das Werkstück,
z.B. ein Fahrzeug, für
eine Roboterhandhabung unbekannt und/oder ortsveränderlich
auf einem Förderband steht.
Unter den zuletzt genannten Bedingungen kann eine sicherheitsrelevante
Verschraubungsstelle auch bei serienmäßiger Fertigung nicht automatisiert montiert
werden. Vielmehr kann es in diesen Fällen meist sinnvoller oder überhaupt
erst möglich
sein, die Verschraubung unter Verwendung eines motorgetriebenen
Handschraubers zunächst
manuell vorzumontieren und sie danach mit einem handbetätigten Drehmomentschlüssel auf
Soll-Drehmoment nachzuziehen. Dadurch kann auch bei undefinierter
Werkstückposition
eine Verschraubungsstelle zuverlässig auf
ein vorgeschriebenes Soll-Drehmoment angezogen werden. Nachteilig
hieran ist jedoch, daß das Werkzeug
gewechselt werden muß,
was u.U. lästig und
bei der Serienmontage auch zeitraubend ist.
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Zu den sicherheitsrelevanten Verschraubungen
im Automobilbau gehören
nicht nur die, mit denen beispielsweise die Fahrzeugaggregate an
die Karosserie angeschraubt werden, sonder auch die, mit denen Fluidleitungen
an die Aggregate angeschlossen werden. Die Bremsleitungen z.B. müssen mit
hoher Zuverlässigkeit
an das Bremsdruck-Steuergerät
einerseits und an die Radbremsen andererseits angeschlossen werden.
Auch eine Vielzahl anderer Fluidleitungen finden sich in modernen
Fahrzeugen, die meist nicht nur aus Sicherheitsgründen für die Fahrzeuginsassen,
in jedem Fall aber aus Gründen
der Funktionssicherheit und der Kundenzufriedenheit drehmomentüberwacht
angezogen werden müssen,
zumal derartige Leitungsverschraubungen aufgrund von Druckwechseln
und/oder Fahrzeugerschütterungen
dynamischen Belastungen unterliegen. Die Besonderheit von Leitungsverschraubungen
besteht im Hinblick auf die Montierbarkeit darin, daß das Schraubteil – in diesem
Fall eine Überwurfmutter – axial
nicht frei zugänglich
ist wie sonst ein Schraubenkopf oder eine frei liegende Mutter.
Wegen der von der Überwurfmutter
abgehenden Leitung kann die Überwurfmutter
nur radial mittels eines Maulschlüssels oder eines offenen Ringschlüssels erreicht
werden, der nach einem gewissen Schwenkweg abgezogen und in einer
neuen Lage erneut aufgesteckt werden muss. Dies ist zumindest für serienmäßig anzuziehende
Leitungsverschraubungen umständlich
und zeitraubend.
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Aus diesem Grunde hat man die eingangs angesprochenen
Ratschen-Ringschlüssel
für Überwurfmuttern
an Leitungen entwickelt. Diese lassen sich nahe der Überwurfmutter
mit der maulartigen Öffnung
radial über
die Leitung drüberschieben
und dann mit der darin gelagerten, radial offenen Stecknuss axial
auf die Überwurfmutter
aufstecken. Aufgrund der integrierten Sperrglieder kann die in der Stecknuss
aufgenommene Überwurfmutter
ratschend, d.h. mittels einer pendelnden Pumpbewegung des angesetzten
Ratschen-Ringschlüssels
aufgeschraubt und schließlich
auch festgezogen werden. Wenn in den Betätigungs hebel des Ratschen-Ringschlüssels ein
einstellbares, drehmomentbegrenzendes Übertragungsglied integriert
ist, kann die Überwurfmutter
der Leitungsverschraubung auch mit einem definierten Drehmoment
angezogen werden, ohne dass hierzu ein Werkzeugwechsel nötig wäre. Nach
dem ordnungsgemäßen Festziehen der Überwurfmutter
und dem axialen Abziehen der Stecknuss von ihr braucht dann lediglich
noch durch Weiterdrehen der Stecknuss im Schlüsselgehäuse die radiale Öffnung in
der Stecknuss in umfangsmäßige Übereinstimmung
mit der äußeren maulartigen Öffnung am
Schlüssel
gebracht zu werden, so dass der Ratschen-Ringschlüssel wieder
radial von der Leitung abgezogen werden kann.
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In beengten räumlichen Umgebungsverhältnissen
kann nur ein sehr kleiner Schwenkweg mit dem Ratschen-Ringschlüssel vollführt werden.
Je nach zur Verfügung
stehendem Schwenkwinkel und je nach Schwergängigkeit der Überwurfmutter
werden allein für
das Aufschrauben der Überwurfmutter etwa
15 bis 25 Sekunden benötigt,
was zumindest in der Serienmontage eine unverhältnismäßig hohe Zeit bedeutet.
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Ein gattungsgemäßer Ratschen-Ringschlüssel geht
aus der
US-PS 2 787 180 ,
7 und
8 hervor. Der entnehmbare Schraubenschlüssel für Überwurfmuttern
an Leitungen ist offen und motorisch antreibbar und weist sowohl
einen Handhebel (
122) als auch Sperrglieder (
118,
119)
auf, die aufgrund ihrer Anordnung und/oder Ausgestaltung funktionell
die Öffnung
in der Stecknuss (
114) zu überbrücken vermögen. Die im Schraubenschlüssel angebrachte Stecknuss
(
114) kann wahlweise motorisch über das Vierkantloch im Zahnrad
(
117) und einen dort angesetzten Schrauber angetrieben
oder aber manuell durch eine Pumpbewegung des Handhebels (
122) und
eine der beiden in Wirkstellung gebrachten Sperrklinken (
118)
bzw. (
119) bewegt werden. Es fehlt jedoch in allen in der
Druckschrift gezeigten Ausführungsbeispielen
von Schraubenschlüsseln
an einer Möglichkeit, die
in den Figuren dargestellte, abnahmebereite Umfangsgleichstellung
der stecknussseitigen und der gehäuseseitigen Maulöffnung auf
rasche Weise herbeizuführen.
Vielmehr muss nach Beendigung des Verschraubungsvorganges diese
Umfangsgleichstellung umständlich
herbeigeführt
werden, um den Schraubenschlüssel
vom Werkstück, d.h.
von der montierten Rohrleitung abnehmen zu können, was Zeit in Anspruch
nimmt. Ferner ist es mit keinem Schlüssel in der Druckschrift möglich, die Verschraubung
gezielt auf ein wertmäßig innerhalb enger
Grenzen liegendes Sollmoment festzuziehen. Selbst wenn der beim
Aufschrauben der Überwurfmutter
eingesetzte Schrauber mit einer Momentabschaltung versehen wäre, wäre gleichwohl
ein anschließendes
Festziehen auf ein bestimmtes Sollmoment mit einem gesonderten Drehmomentenschlüssel erforderlich,
weil die mit einem momenten-gesteuerten Schrauber tatsächlich erzielbaren
Anzugsmomente viel zu stark streuen würden, und sich die dafür vorgeschriebenen,
engen Toleranzgrenzen nicht einhalten lassen könnten. Mit dem bekannten Schraubenschlüssel wäre also
weder ein rasches noch ein genaues Arbeiten möglich.
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Die Druckschriften
US-PS 5 544 553 ,
DE 86 13 789 U1 und
US-PS 5 522 286 zeigen – ähnlich wie die
gattungsbildende Druckschrift – ebenfalls
motorisch antreibbare, offene Schraubenschlüssel für Überwurfmuttern an Leitungen
mit einem Überlagerungsgetriebe.
Die aus diesen Druckschriften bekannten Schraubenschlüssel weisen
weder einen Handgriff am Überlagerungsgetriebe
noch Sperrklinken zum Sperren der Stecknuss innerhalb des Überlagerungsgetriebes
auf. Sie erlauben lediglich ein motorisches Aufschrauben der Überwurfmutter.
Für ein
Festziehen der Überwurfmutter
ist ein gesondertes Werkzeug erforderlich, was in der Seriemontage wiederum
umständlich
und zeitraubend ist.
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Des weiteren zeigt die
US-PS 5 595 251 ein drehmomentbegrenzendes Übertragungsglied,
welches in den drehmomentübertragen den
Kraftfluss eines Schraubers eingebracht werden soll. Das Kernstück des Übertragungsgliedes
ist ein Stirnzahnrad-Getriebe
mit Evolventenverzahnung. Diese Verzahnungsart hat die Eigenschaft,
dass bei der Kraftübertragung
eine zum übertragenen
Drehmoment proportionale Radialkraft auf die Lager der Zahnräder ausgeübt wird.
Dieser Effekt wird bei dem drehmomentbegrenzenden Übertragungsglied
nach der Druckschrift ausgenützt,
indem eines der beiden in Zahneingriff stehenden Zahnräder radial,
d.h. quer zum Zahneingriff nachgiebig gelagert ist und durch eine
voreinstellbare Kraft (vorgespannte Feder
76, Kraft eines
druckbeaufschlagten Kolbens) in den Zahneingriff des Gegenzahnrades
hineingedrückt wird.
Die Vorspannkraft ist so eingestellt, dass bei Erreichen des Soll-Drehmomentes der
Zahneingriff sich öffnet
und die Kraftübertragung
unterbrochen wird.
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Schließlich ist aus der
US-PS 4 515 043 ein Hilfswerkzeug
zum Einstellen des Leerlaufgemisches an Doppelvergasern entnehmbar.
Das Einstellwerkzeug weist zwei entsprechend dem Abstand der beiden
Gemisch-Einstellschrauben (
15) parallel nebeneinander in
einem Getriebegehäuse
(
17) drehbar gelagerte Schraubenzieherklingen (
13)
und (
19) auf, die verdreh- und abrutschsicher an die Gemisch-Einstellschrauben
angesetzt werden können. Über einen
Königswellentrieb
(Königswelle
45;
Kegelzahnradpaare 63/67 und 65/69) sind beide Schraubenzieherklingen
durch ein seitliches Handrad (
47) synchron verdrehbar.
Mit Hilfe des Einstellwerkzeuges lassen sich über das Handrad die beiden Gemisch-Einstellschrauben
synchron justieren. Da die Querschlitze der beiden Einstellschrauben
vor dem Ansetzen des Einstellwerkzeuges eine beliebige, insbesondere
voneinander abweichende Umfangsstellung haben können, müssen in einem Vorbereitungsgang
die beiden Schraubenzieherklingen sich bezüglich ihrer Querschneiden (
25)
und (
27) in eine beliebige gegenseitige Umfangsstellung
bringen lassen, die durch die Querschlitze der beiden Einstellschrauben
vor Beginn des Justiervorganges vor gegeben ist. Diese Einstellmöglichkeit
wird durch axiales Verschieben der Königswelle gegen die Kraft einer
Feder (
61) geschaffen, wobei die beiden Zahneingriffe der
Kegelzahnradpaare außer
Eingriff gelangen (Zustand
4).
Die nun unabhängig
voneinander beweglichen Schraubenzieherklingen lassen sich mittels
der Handräder
(
29) und (
31) jeweils einzeln in die erforderliche
Ausgangslage verdrehen. Anschließen lässt man die Zahneingriffe wieder
einrasten; das Einstellwerkzeug kann nun mit den beiden Schraubenzieherklingen
ohne weiteres an die Gemisch-Einstellschrauben angesetzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den
gattungsgemäß zugrundegelegten
offenen Ratschen-Ringschlüssel
dahingehend zu verbessern, daß das
manuell und serienmäßig vorzunehmende
Aufschrauben der Überwurfmutter
einer Leitung sowie das anschließende Festziehen rascher als
im Stand der Technik und ohne Werkzeugwechsel vorgenommen, gleichwohl
aber ein vorgeschriebenes Soll-Drehmoment in engen Grenzen eingehalten
werden kann.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale der Ansprüche
1 und 2 – jeweils
für sich – gelöst. Danach
wird die Stecknuss zum Aufschrauben der Überwurfmutter motorisch, d.h.
sehr rasch angetrieben und dieser Montageschritt gegenüber dem
bisherigen Zeitbedarf zeitlich sehr stark verkürzt. Unmittelbar anschließend kann
mit dem gleichen Schlüssel,
d.h. ohne Werkzeugwechsel, die Überwurfmutter
auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment
innerhalb enger Toleranzgrenzen festgezogen werden. Die Erfindung
besteht also in einer praxistauglichen, auf den Anwendungsfall "Leitungsverschraubungen" ausgerichteten Vereinigung
von manuell gehandhabtem motorischem Schrauber und einem integrierten,
präzisen
Drehmomentschlüssel.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
können
den Unteransprüchen
entnommen werden; im übrigen
ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles nachfolgend
noch erläutert;
dabei zeigen:
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1 einen
offenen Ratschen-Ringschlüssel
zum Montieren von Leitungsverschraubungen nach der bisher bekannten
Technik,
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2 eine
persprektivische Darstellung eines zu montierenden Leitungsanschlusses
und der beteiligten Hauptkomponenten eines erfindungsgemäßen, motorisch
angetriebenen Ratschen-Ringschlüssels
mit drehmomentsicherem Festziehen, wobei die Verbindung der Hauptkomponenten
darin noch offen gelassen ist,
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3 und 4 zwei verschieden Seitenansichten
eines ersten Ausführungsbeispieles
eines motorisch angetriebenen Ratschen-Ringschlüssels, bei dem der Winkelschrauber
an seinem vorderen Teil mit dem Überlagerungsgetriebe
des Schlüssels
starr gekoppelt und in seinem Schwerpunktsbereich gewichtsausgeglichen
am passiven Teil des Handhebels abgestützt ist,
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5 eine
perspektivische Einzeldarstellung der für den starren Teil der Befestigung
nach den 3 und 4 eingesetzten, mit dem Überlagerungsgetriebe
verschraubten Adapterbleche,
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6 und 7 zwei verschieden Seitenansichten
eines zweiten Ausführungsbeispieles,
bei dem der Winkelschrauber an seinem hinteren Teil mit dem passiven
Teil des Handhebels des Drehmomentschlüssels starr verbunden und über eine
Gelenkwelle mit dem Antriebsglied des Überlagerungsgetriebes beweglich
gekoppelt ist,
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8 eine
perspektivische Darstellung der Lage zweier optischer, dem Schrauber
zugeordneter Sensoren zur Detektion der Nullstellung der radialen Öffnung der
Stecknuß,
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9 und 10 Seitenansicht auf (9) bzw. Querschnitt durch
(10) eine Gelenkwelle,
wie sie bei dem Aus führungsbeispiel
nach den 6 und 7 zum Einsatz gelangen könnte,
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11 eine
Seitenansicht auf eine Gelenkkupplung, die einen Seitenversatz der
Steckzapfen während
der Drehung ermöglicht
und die alternativ zur Gelenkwelle nach 9 beim Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 zum Einsatz gelangen könnte,
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12 einen
Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Überlagerungsgetriebes, wie
es bei den dargestellten Ausführungsbeispielen zum
Einsatz gelangen könnte,
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13 eine
Schnitt-Ansicht auf bzw. durch ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel
nach 10 modifiziertes Überlagerungsgetriebe,
bei dem das in einem Gleitstein verschiebbar gelagerte Antriebsglied
durch einen Seilzug zum Eingriff gebracht wird und
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14 eine
Schnitt-Ansicht auf bzw. durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Überlagerungsgetriebes,
bei dem ein verschiebbar geführter Gleitstein,
in dem die Ritzel und das Antriebszahnrad drehgelagert sind, starr
mit dem Drehmomentschlüssel
verbunden ist und die Ritzel durch Druck vom Drehmomentschlüssel zum
Eingriff mit der Stecknuß gebracht
werden.
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Zunächst sei anhand der 1 der bisher zur serienmäßigen Montage
von Leitungsanschlüssen
verwendete offene Ratschen-Ringschlüssel beschrieben,
mit dem Überwurfmuttern
von Leitungen aufgeschraubt und anschließend mit definiertem Anzugsmoment
festgezogen werden konnten. Der offene Ratschen-Ringschlüssel 10 weist
ein nach Art eines offenen Ringschlüssels ausgebildetes Schlüsselgehäuse 11 auf,
welches an der der Überwurfmutter (z.B. 4 in 2) zugekehrten Endseite 12 auf
einer mindestens dem Außendurchmesser
d der Leitung (z.B. 3 in 2)
entsprechenden Breite B maulartig offen ausgebildet ist (radiale Öffnung 13).
An dem offenen Ende des Schlüsselgehäuses 11 ist
eine Stecknuß 14 nach
Art eines Ratschen-Ringschlüssels
drehbar gelagert. Die Drehlagerung entspricht hier einer ganz einfachen
trockenen Gleitlagerung des gezahnten Außenumfangs der Stecknuß an einer
zylindrischen Innenfläche
des Schlüsselgehäuses. Zur
axialen Fixierung der Stecknuß im
Schlüsselgehäuse überragt
diese das Schlüsselgehäuse axial
etwas und trägt
dort in Nuten eingelassene, umfangsmäßig offene Federringe.
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Die Stecknuß 14 ist auf den beiden
axial gegenüber
liegenden Stirnseiten jeweils mit einer sechseckigen, zur Drehlagerung
konzentrischen Einstecköffnung 15 für die Überwurfmutter
versehen, welche Stecknuß an
einer Umfangsstelle ebenfalls eine maulartige radiale Öffnung 17 aufweist.
Die eine Einstecköffnung
dient für
ein Rechtsdrehen der Mutter, die gegenüberliegende für ein Linksdrehen.
Die Breite b der genannten radialen Öffnung 17 entspricht
mindestens dem Außendurchmesser
d der Leitung. Bei umfangsmäßiger Gleichlage
der radialen Öffnungen 13 und 17 kann
die Stecknuß des Schlüssels radial über die
Leitung (3 in 2)
drübergeschoben
und anschließend
verdrehfest auf die Überwurfmutter
axial aufgesteckt werden. Die auf den gegenüberliegenden Stirnseiten der
Stecknuß eingearbeiten
Einstecköffnungen
sind durch einen Stecknußboden 16 getrennt,
so daß die
Einstecktiefe der Stecknuß auf
die Mutter mechanisch begrenzt ist. Auch der Stecknußboden ist
an der Umfangsstelle der radialen Öffnung 17 radial ausgespart.
Der radial ausgesparte Einsteckboden erleichtert beim Ansetzen des
Schlüssels
ein Zentrieren der Einstecköffnung
zur Überwurfmutter
und beim Absetzen des Schlüssels
ein selbsttätiges
Eindrehen der Stecknuß in
die dargestellte Umfangsmäßige Gleichlage
der beiden radialen Öffnungen 13 und 17 von
Schlüsselgehäuse und
Stecknuß.
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Am Außenumfang der Stecknuß 14 ist
diese mit einer Sperrverzahnung 18 versehen, in die ein
im Schlüsselgehäuse 11 schwenkbar
gelagertes Sperrglied 19 in Einschraubdrehrichtung sperrend
eingreift. Das Sperrglied liegt an der Sperrverzah nung 18 mit
einem gegengezahnten Daumen auf einer Breite bs an,
die größer als
die Breite b der radialen Stecknußöffnung 17 ist, wobei
aufgrund der jenseits des Schwenkzapfens 19' am Sperrglied 19 angreifenden
Vorspannfeder 19'' der gegengezahnte
Daumen unter Vorspannung in die Sperrverzahnung 18 eingedrückt wird.
Das Sperrglied umschließt
so die Stecknuß und
ihre Sperrverzahnung formschlüssig auf
einem entsprechend großen
Bogenstück
und vermag die maulartige Öffnung 17 der
Stecknuß 14 zu überbrücken. Die
relative Lage von umschlungenen Bogenstück einerseits und Schwenkzapfen 19' andererseits
ist so gewählt,
daß bei
der in 1 gezeigten Ansicht
des Schlüssels 10 und
bei einer Drehung desselben im Uhrzeigersinn die Stecknuß 14 und eine
von ihr aufgenommene Mutter durch das Schlüsselgehäuse gegen einen Verdrehwiderstand mitgenommen
werden, wobei das Speerglied 19 sperrend wirksam wird.
Hingegen ratscht das Sperrglied 19 bei Verdrehung des Schlüssels 10 entgegen dem
Uhrzeigersinn und mutterseitig festgehaltener Stecknuß 14 über die
Sperrverzahnung 18 hinweg. Auf diese Weise kann durch eine
hin und her gehende Pumpbewegung des Schlüssels 10 ein mehrere Umdrehungen
ausmachende Schraubbewegung durchgeführt und eine Überwurfmutter
aufgeschraubt werden.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des bekannten
Schlüssels 10 ist
der Handgriff nicht am Schlüsselgehäuse 11,
sondern am Sperrglied 19 angebracht. Dies hat den Vorteil,
daß zum
einen beim Schrauben durch den Verdrehwiderstand der Mutter die
gegenseitige Eindrückkraft
der Sperrverzahnung 18 und der Gegenverzahnung am Sperrdaumen
erhöht
wird und daß zum
anderen beim Zurückratschen
des Schlüssels
das Sperrglied im Sinne einer Entlastung der Sperrverzahnung tendenziell
gelüftet
wird.
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Um nach dem vollständigen Aufschrauben der Überwurfmutter
diese unmittelbar anschließend mit
dem gleichen Werkzeug drehmomentgenau festziehen zu können, ist
das Sperrglied 19 im rückwärtigen Teil
starr mit einem in seiner Form standardisierten Steckzapfen 20 versehen,
auf den ein herkömmlicher
Drehmoment schlüssel 21 mit
seiner Steckhülse 22 aufgesteckt
und der Schlüssel 10 so
mit einem Betätigungshandhebel
gekoppelt werden kann. In dem Drehmomentschlüssel 21 ist ein einstellbares, drehmomentsensitives Übertragungsglied
integriert, welches bei erreichen des eingestellten Drehmomentes
unter einem deutlich höhrbaren
Knackton an dem Gelenk 23 leicht abknickt.
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Zum Abnehmen des in 1 dargestellten bekannten Ratschen-Ringschlüssels 10 wird
die Stecknuß 14 zunächst axial
von der Überwurfmutter abgezogen.
Um die umfangsmäßige Gleichlage
der beiden radialen Öffnungen 13 und 17 herbeiführen zu können, wird
das Sperrglied 19 entsperrt, indem die beiden Teile – Sperrglied 19 und
Schlüsselgehäuse 11 – im Bereich
der Feder 19'' manuell zusammengedrückt werden.
Durch ziehen des Schlüssels
von der eingeschlossenen Leitung verdreht sich die nun leichtgängig laufende
Stecknuß 14 selbsttätig von
einer zufällig
vorliegenden Lage in die in 1 gezeichnete
Umfangslage.
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Da je nach zur Verfügung stehendem Schwenkwinkel
und je nach Schwergängigkeit
der Überwurfmutter
allein das Aufschrauben der Überwurfmutter
auf den vom Werkstück 1 (2) abragenden Leitungsstutzen 2 etwa
15 bis 25 Sekunden dauern kann, schlägt die Erfindung für die Serienmontage
von Leitungsanschlüssen
eine Motorisierung dieses Arbeitsschrittes vor, d.h. die Stecknuß soll zum
Aufschrauben der Überwurfmutter
motorisch und rasch angetrieben und das Aufschrauben der Überwurfmutter
zeitlich sehr stark verkürzt
werden. Unmittelbar anschließend
soll dann mit dem gleichen Schlüssel,
d.h. ohne Werkzeugwechsel, die Überwurfmutter
auf ein vorgegebenes Soll-Drehmoment
innerhalb enger Toleranzgrenzen festgezogen werden können.
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Die zu diesem Zweck erfindungsgemäß vorgeschlagene
Ausbildung des offenen Ratschen-Ringschlüssels soll nunmehr anhand verschiedener
in den 2 bis 14 dargestellter Ausführungsbeispiele
erläutert
werden, wobei in 2 eine allgemeine Übesicht über die
benötigten
Komponenten gezeigt ist. In den
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3, 4 bzw. den 6, 7 sind
zwei verschiedene Gesamtausführungen
eines motorisierten Drehmomentschlüssels, in den 12, 13 und 14 sind drei verschiedene
Ausführungsbeispiele
des darin verwendeten Überlagerungsgetriebes 26, 26' bzw. 26'' und in den übrigen 5 und 8 bis 11 sind andere Details des
motorisierten Drehmomentschlüssels
dargestellt. Zunächst
seinen die übereinstimmenden
Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele
gemeinsam behandelt.
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Eine wesentliche Komponente des erfindungsgemäßen Ratschen-Ringschlüssels ist
das im vorderen, der Überwurfmutter
zugekehrten Teil des Schlüssels
angeordnete Überlagerungsgetriebe 26, welches
in den 12–14 in drei verschiedenen
Varianten gezeigt ist. Das Gehäuse 27 des Überlagerungsgetriebes
ist vorne selber offen und lagert dort die ebenfalls radial offene
Stecknuß 29 drehbar.
Das Überlagerungsgetriebe
enthält
also – wie
der bekannte Schlüssel 10 auch – vorne
an der Arbeitsseite eine maulartige Öffnung 28 (Maulweite
B) im Gehäuse 27 und
eine radiale Öffnung 32 (Maulweite
b) in der Stecknuß 29.
Die Stecknuß ist
auch hier auf den beiden axial gegenüber liegenden Stirnseiten jeweils mit
einer sechseckigen, zur Drehlagerung konzentrischen, maulartig radial
geöffneten
Einstecköffnung 30 für ein Rechtsdrehen
bzw. für
ein Linksdrehen der Überwurfmutter 4 versehen,
die durch einen Stecknußboden 31 axial
voneinander getrennt sind.
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Die Außenverzahnung an der vorne
im Überlagerungsgetriebe 26, 26', 26'' drehgelagerten Stecknuß 29 ist
als eine zur Übertragung
von Drehbewegungen geeignete Zahnradverzahnung 33 ausgebildet,
damit eine seitens des angesetzten Schraubers 60 in das Überlagerungsgetriebe
einegeleitete Drehbewegung auf die Stecknuß weitergeleitet werden kann.
In diese vorzugsweise mit Evolventenprofil ausgebildete Zahnradverzahnung 33 greifen
zwei gegenüberliegend
im Gehäuse 27 des Überlagerungsgetriebes
gelagerte Sperrglieder 34, 34' ein (nur in 12 gezeigt), die durch eine Feder vorgespannt
sind und die bei der Darstellung in 12 eine
Drehung der Stecknuß 29 relativ
zum Gehäuse 27 im
Uhrzeigersinn (beim Zurückratschen)
erlauben, aber eine Relativdrehung entgegen dem Uhrzeigersinn (beim
Schrauben) sperren. Trotz der radialen Öffnung 32 mit der
Weite b greift von den beiden, umfangsmäßig weiter als das Maß b voneinander
beabstandeten Sperrgliedern 34, 34' wenigsten eines von ihnen wirksam
in die Verzahnung 33 sperrend ein.
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Innerhalb des Überlagerungsgetriebes 26 sind
auf der von der gehäuseseitigen
Maulöffnung 28 abgewandten
Seite der Stecknuß 29 zwei Übertragungsritzel 35 drehbar
gelagert, die mit ihrer Verzahnung jeweils mit der Stecknuß-Verzahnung 33 im Zahneingriff
stehen, wobei der Umfangsabstand A der beiden Zahneingriffe größer als
die Breite b der Maulöffnung 32 in
der Stecknuß 29 ist.
Auf der von der gehäuseseitigen
Maulöffnung 28 abgewandten Seite
des Ritzelpaares 35 wiederum ist ein Antriebszahnrad 36 im Überlagerungsgetriebe 26 drehbar
gelagert, das mit seiner Verzahnung mit beiden Verzahnungen der
Ritzel 35 im Zahneingriff steht.
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Um nach dem vollständigen Aufschrauben der Überwurfmutter
diese unmittelbar anschließend mit
dem gleichen Werkzeug drehmomentgenau festziehen zu können, ist
das Überlagerungsgetriebe
26 im rückwärtigen Teil
mit einem in seiner Form standardisierten Steckzapfen 38 versehen,
auf den ein herkömmlicher
Drehmomentschlüssel 21 mit
seiner Steckhülse 22 aufgesteckt
und der Schlüssel
so mit einem Betätigungshandhebel
gekoppelt werden kann. In dem Drehmomentschlüssel 21 ist ein einstellbares,
drehmomentsensitives Übertragungsglied integriert,
welches bei erreichen des eingestellten Drehmomentes unter einem
deutlich höhrbaren Knackton
an dem Gelenk 23 leicht abknickt. Jenseits des Knick-Gelenkes 23 erstreckt
sich ein passiver Teil des Drehmomentschlüssels, nämlich der Handhebel 25,
an dessen Ende ein Handgriff 24 angeordnet ist.
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Das Antriebszahnrad 36 seinerseits
ist über eine
Vierkant-Stecköffnung 37 mechanisch
mit dem Abtriebsglied eines motorisch angetriebenen Schraubers verbunden,
der aus Platzgründen
als Winkelschrauber 60 ausgebildet ist. Grundsätzlich ist
jede Art von Antriebsquelle und jede Art von Antriebsenergie (hy drostatisch,
pneumatisch, elektrisch) für
den Schrauber denkbar, die alle als Schrauberantrieb bekannt sind.
Mit Rücksicht
auf eine einfache Steuerbarkeit der Schrauber wird jedoch ein elektromotorischer
Schrauberantrieb bevorzugt. Ein weiterer Vorteil eines elektromotorischen
Antriebes ist in der größeren Flexibilität der Energiezuführungsleitungen 61 zu
erblicken. Elektrische Kabel sind weniger störrisch und elektrische Spiralkabel
sind weniger voluminös als
spiralige Druckschläuche
für Drucköl oder Druckluft,
was vorliegend vor allem im Hinblick auf eine etwaige Verfälschung
des durch den integrierten Drehmomentschlüssel aufzubringenden Soll-Drehmomentes
von Bedeutung ist.
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Bei der in 2 dargestellten Komponenten-Übersicht
ist der dort gezeigte Winkelschrauber 60 mit einem am Motorgehäuse angebrachten Ein/Aus-Schalter 67 und
einem gesonderten Nullstellungsschalter 68 versehen. Hierbei
wird davon ausgegangen, daß der
Schrauber mit einer sog. Nullsetzungseinrichtung versehen ist, die
hier als bekannt vorausgesetzt wird. Hierunter soll eine Einrichtung verstanden
sein, mit der auf ein mit dem Nullstellungsschalter 68 gegebenes
Startsignal hin das Abtriebsglied 63 des Schraubers selbsttätig in eine
bestimmte, einstellbare Umfangsposition verdrehbar ist. Mit Rücksicht
auf das radiale Abziehen des Schraubers bzw. der Stecknuß von der
Leitung 3 muß nach
jedem Verschraubungsvorgang die in den Figuren dargestellte umfangsmäßige Gleichlage
der radialen Öffnungen
herbeigeführt
werden, wozu die Nullsetzungseinrichtung verwendet werden kann.
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Da – wie weiter unten noch näher erläutert wird – der Kraftfluß vom Schrauber
zur Stecknuß beim
drehmoment-genauen Festziehen der Überwurfmutter 4 unterbrochen
wird und somit die umfangsmäßige Relativlage
von Abtriebsglied 63 des Schraubers einerseits und Stecknuß 29 andererseits nicht
definiert ist, ist es zweckmäßiger, wenn
die Nullsetzungs-Einrichtung des Schraubers 60 mit einem die
Drehstellung der radialen Öffnung 32 in
der Stecknuß im Überlagerungsgetriebe 26 erfassenden Sensor
versehen ist. Hierbei kann es sich neben einem denkba ren Paar von
berührend
arbeitenden Mikroschaltern, die die radiale Öffnung 32 der Stecknuß ertasten,
vor allem um berührungslos
arbeitende Sensoren handeln, die die Drehstellung der radialen Öffnung 32 in
der Stecknuß 29 erfassen.
Bei dem in 8 diesbezüglich dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind vorne am Winkelschrauber 60 zwei optisch arbeitende
Sensoren 66 vorgesehen, die raumschräg an der Leitung 3 "vorbeisehen" und die aus der
in Einbaulage gegebenen Distanz die Drehstellung der radialen Öffnung 32 in
der Stecknuß 29 optisch
erfassen.
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Bei den beiden in den 3, 4 bzw. in den 6, 7 dargestellten
Ausführungsbeispielen
kompletter Schlüssel
sind der Ein/Aus-Schalter 69 und der Nullstellungsschalter 70 beide
extern vom Schrauber in greifgünstiger
Postion für
die Hand des Werkers an dem Handhebel 25 des Drehmomentschlüssels angeordnet
und über
eine Steuerleitung 62 mit dem Schrauber verbunden. Beide
Schalter 69 und 70 sind vorzugsweise als Tastschalter
ausgebildet.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen,
mit einem Überlagerungsgetriebe 26 nach 12 ausgestatteten, motorisch
antreibbaren Drehmomentschlüssels
für Leitungsanschlüsse ist
nun folgende: Ausgehend von der in den Figuren dargestellten Umfangsstellung
der Stecknuß wird
der Schlüssel
radial auf die Leitung 3 und anschließend die Stecknuß 29 axial
auf die Überwurfmutter 4 aufgeschoben,
so daß die
manuell in den Gewindeanfang bereits eingefädelte Überwurfmutter formschlüssig in
der Einstecköffnung 30 aufgenommen
wird. Durch Betätigen
des Ein/Aus-Schalters 67 bzw. 69 wird der Schrauber
eingeschaltet, der über
das Überlagerungsgetriebe
die Überwurfmutter 4 auf
den Leitungsstutzen 2 aufschraubt, wofür je nach Auslegung der Verschraubung 6 bis 10 Umdrehungen
erforderlich sind. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Schrauberantriebes
von beispielsweise 120 Umdrehungen je Minute sind für das Aufschrauben
der Überwurfmutter also
etwa 3 bis 5 Sekunden nötig.
Der Schrauber schaltet bei Erreichen eines relativ niedrig eingestellten
Drehmomentes selbsttätig
ab. Das Abschaltmoment ist so einge stellt, daß die Überwurfmutter zwar schon relativ
stramm angezogen ist aber mit Sicherheit noch nicht ihr vorgeschriebenes
Anzugsmoment erreicht hat. Da das Abschaltmoment des handgeführten Schraubers
relativ stark streut, kann es nicht für ein drehmomentgenaues Festziehen
der Überwurfmutter
ausgenutzt werden.
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Zum drehmomentgenauen Anziehen der aufgeschraubten
Mutter kommt der integrierte Drehmomentschlüssel 21 zum Einsatz.
Nach dem selbsttätigen
Abschalten des Schraubers und dem Lösen des Kraftflusses vom Schrauber
zur Stecknuß – näheres dazu
weiter unten – wird
das Überlagerungsgetrieb
und mit ihr die Stecknuß mittels
des Handhebels 25 des Drehmomentschlüssels bis zum Abknicken desselben
bei Erreichen des eingestellten Soll-Drehmomentes weitergedreht,
wofür meist
ein Schwenkweg von 45° bis
90° ausreicht.
Sollte auf diesem Schwenkweg das Soll-Drehmoment noch nicht erreicht
sein, so kann der Werker ohne weiteres Zurückratschen und erneut Anziehen,
bis das Soll-Drehmoment erreicht wird.
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Um den Schlüssel anschließend vom
Werkstück
wieder zu entfernen, wird die Stecknuß zunächst von der Überwurfmutter
axial abgezogen. Zum radialen Abziehen des Schlüssels von der Leitung 3 muß zuvor
die umfangsmäßige Gleichlage
der radialen Öffnungen 28 und 32 von
Gehäuse
und Stecknuß herbeigeführt werden,
sofern sie am Ende des Festziehens nicht bereits zufällig vorliegen
sollte. Falls im Schrauber vorhanden und eine entsprechende Sensorik
im kombinierten Schlüssel
integriert ist, kann die genannte umfangsmäßige Gleichlage durch Betätigen der
Nullsetzungseinrichtung mittels des Nullstellungsschaltes 70 selbsttätig herbeigeführt werden,
was in einem Sekundenbruchteil geschehen kann. Der kombinierte Schlüssel ist
dann nicht nur frei zum Abnehmen von der Leitung, sondern zugleich
vorbereitet für
ein Ansetzen an eine neu zu verschraubende Leitung.
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Falls der kombinierte Schlüssel nicht
mit einer Nullsetzungseinrichtung versehen ist, so muß die umfangsmäßige Gleichlage der
radialen Öffnungen 28 und 32 von
Gehäuse
und Stecknuß – ähnlich wie bei
dem bekannten Schlüssel
nach 1 – manuell herbeigeführt werden.
Dazu muß jedoch
die Stecknuß sehr
leicht in dem Überlagerungsgetriebe
umlaufen können,
was sie nur tut, wenn der Kraftfluß vom Schrauber zur Stecknuß unterbrochen
ist, wobei jedoch die Kraftflußunterbrechung
in dieser Arbeitsphase meist ohnehin vorliegt. Der Werker muß nun beobachten,
in welcher Halbkreishälfte – z.B. bei
der Darstellung in 12 – sich die
radiale Öffnung 32 der
Stecknuß am
Ende des Schraubvorganges befindet, nämlich in der rechten oder in
der linken Halbkreishälfte.
Sollte die radiale Öffnung 32 in
der rechten Halbkreishälfte
zum Stillstand gekommen sein, so muß die Stecknuß durch
Druckausübung
auf die exzentrisch eingeschlossene Leitung 3 zunächst über den
unteren Totpunkt hinweg in die linke Halbkreishälfte gedreht werden. Aufgrund
der Sperrglieder 34, 34' läßt sich die Stecknuß ja nur
im Uhrzeigersinn verdrehen. Erst wenn sich die radiale Öffnung 32 der
Stecknuß in
der rechten Halbkreishälfte
befindet, genügt
ein Ziehen des kombinierten Schlüssels
gegen die exzentrisch eingeschlossene Leitung 3, um die Öffnung 32 in
die umfangsmäßige Gleichlage
mit der Gehäuseöffnung 28 weiterdrehen
zu können.
Bei etwas Übung
geht dies alles jedoch sehr rasch und problemlos.
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Nachdem der allgemeine Aufbau des
kombinierten Ratschen-Ringschlüssels
und seine Wirkungsweise erläutert
sind, soll nun noch auf die grundsätzliche Ausgestaltungsvarianten
im Hinblick auf die Einbindung des Schraubers in den Schlüssel, nämlich die
beiden Varianten nach den 3 bis 5 zum einen und nach den 6 bis 10 zum andern näher eingegangen werden.
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Der in dem Schlüssel nach den 3 und 4 enthaltene
Winkelschrauber 60' weist
ein das Winkelgetriebe umgebendes Gehäuseteil 64 und ein
den Antriebsmotor umgebendes Gehäuseteil 65 auf.
Der das Abtriebsglied umgebende Gehäuseteil 64 des Schraubers 60' ist beim Ausführungsbeispiel
nach den 3 und 4 über ein Paar spiegelbildlicher
Adapterbleche 80 starr mit dem Überlagerungsgetriebe 26 verbunden.
Die seitlich an dem Überlagerungsgetriebe
angeschraubten Adapterbleche sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel
mittels metallischer, um den Getriebegehäuseteil 64 herumgeschlunger Schlauchbänder 81 und
mittels Schlauchband-Spanneinrichtungen 82 an den Getriebegehäuseteil 64 festgespannt,
so daß der
Getriebegehäuseteil
und das Überlagerungsgetriebe 26 eine
fest verbundene Einheit bilden.
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Diese Art der Schrauberbefestigung
innerhalb des kombinierten Schlüssels
hat neben einer einfachen Schrauberbefestigung vor allem den Vorteil,
daß das
Drehmoment beim Festziehen der Überwurfmutter 4 mittels
des Drehmomentschlüssels 21 nicht
durch das Schleppmoment des Winkelschraubers verfälscht wird
und daß der
Winkelschrauber 60' insgesamt
keine unkontrollierten Relativbewegungen relativ zum Überlagerungsgetriebe 26 ausführt. Allerdings
hat diese Art der Schrauberbefestigung unter bestimmten Voraussetzungen
den Nachteil, daß das Eigengewicht
des Winkelschraubers und der Energiezuführungsleitung sowie deren Eigensteifigkeit
in der Festzieh-Phase das kontrolliert aufzubringende Drehmoment
verfälschen
können.
Und zwar kann dies dann auftreten, wenn die Rotationsachse der Überwurfmutter
beim Festziehen nicht parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet
ist und/oder wenn der Handhebel 25 des Drehmomentschlüssels beim Festziehen
nicht in einer annähernd
vertikal ausgerichteten Ebene liegt.
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Um den verfälschenden Einfluß des Eigengewichtes
des Winkelschraubers 60' auf
das Überlagerungsgetriebe 26 und
somit auf das Festziehmoment des Drehmomentschlüssels zumindest weitgehend
zu beseitigen, ist ein elastischer Gewichtsausgleich des Schraubers
in Relation zum passiven Handhebel 25 des Drehmomentschlüssels 21 geschaffen.
Der Schrauber wird in Schwerpunktnähe mittels gegenüberliegender,
vorgespannter Federn an Schalen abgestützt, die starr mit dem Handhebel verbunden
sind. Die Energiezuführungsleitung
wird ebenfalls an dem hinteren, "passiven" Teil des Drehmomentschlüssels befestigt
und von dort zum Schrauber geführt.
Zu diesem Zweck sind bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei
spiegelbildliche Stützbleche 83 fest
mit dem Handhebel 25 des Drehmomentschlüssels verbunden, die das etwa
parallel neben dem Handhebel 25 des Drehmomentschlüssels angeordnete
Motorgehäuse 65 des
Winkelschraubers 60' im
Bereich des Gesamtschwerpunkt des Winkelschraubers im Abstand umgeben.
Im Bereich des Schwerpunkts sind in die Stützbleche 83 hutförmige, radial
nach innen offene Dome eingearbeitet, in denen jeweils eine Stützfeder 84 eingesetzt
ist. Die Kennlinie der Stützfedern 84 und
ihre Vorspannung in Einbaulage sind so gewählt, daß das Gewicht des Winkelschraubers 60' durch die Federkraft
elastisch ausgeglichen wird. Zwar wirkt die Schwerkraft des Winkelschraubers nach
wie vor, aber sie wirkt nun nicht auf das Überlagerungsgetriebe 26 ein,
sondern auf den passiven Handhebel 25 des Drehmomentenschlüssels. Dadurch
wird das vom Drehmomentenschlüssel
kontrolliert aufzubringende Soll-Moment nicht beeinflußt, vielmehr
wird lediglich – was
unbeachtlich ist – die manuell
am Handhebel einzuleitende Hebelkraft beeinflußt.
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Bei der in den 6 und 7 dargestellten
Ausführungsvariante
des kombinierten Schlüssels
ist es der Motorgehäuseteil 65' des Winkelschraubers 60'', der starr mit dem Handhebel 25 des
Drehmomentenschlüssels
verbunden ist. Die Befestigungsmanschette 85 ist sowohl
mit dem Motorgehäuse 65' als auch mit
dem Handhebel 25 unbeweglich fest verbunden. Bei dieser
Ausführungsvariante
wird zwar nicht das Drehmoment durch das Eigengewicht des Winkelschraubers
und der Energiezuführungsleitung verfälscht, jedoch
treten in zweierlei Hinsicht unkontrollierte Bewegungen des Abtriebsgliedes
des Schraubers 60' (Hohlwelle 87)
gegenüber
dem Antriebszahnrad 36 des Überlagerungsgetriebes 26 auf.
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Zum einen schwenkt beim Abknicken
des drehmoment-empfindlichen Gelenkes 23 der Handhebel 25 relativ
zum Getriebegehäuse 64' des Winkelschraubers 60'' und demzufolge gegenüber der Hohlwelle 87 und
dreht diese um den entsprechenden relativen Schwenkweg gegen den
Schleppwiderstand des Winkelschraubers mit. Da durch wird das kontrolliert
aufzubringende Drehmoment durch das Schleppmoment des mitdrehenden
Schraubers verfälscht.
Zum anderen tritt jedoch bei der hier behandelten Schrauberhalterung
noch eine weitere Relativbewegung zwischen Handhebel und Schrauber
als ganzem auf. Und zwar liegen das Knickgelenk 23 des Drehmomentschlüssel 21 einerseits
und die Hohlwelle 87 des Winkelschraubers 60'' andererseits nicht deckungsgleich.
Das zunächst
gestreckte Gebilde aus Überlagerungsgetriebe 26 mit
Stecknuß 29, Drehmomentschlüssel 21 und
Winkelschrauber 60'' bildet nach
dem Abknicken am Gelenk 23 ein flaches Dreieck mit den "Ecken" Hohlwelle 87,
Knickgelenk 23 und Verbindungsstelle Handhebel/Winkelschrauber.
In allen drei Ecken könnten
Verschwenkungen mit mehr oder weniger stark streuenden Verlustmomenten
auftreten, die das Abknick-Moment des Drehmomentschlüssels beeinflussen
können.
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Das oben erwähnte Schleppmoment des Schraubers
beim Abknicken des Drehmomentschlüssels kann im Ergebnis auf
vernachlässigbare Werte
reduziert werden, indem der Kraftfluß von der Abtriebswelle des
Schraubers bis zur Stecknuß vorübergehend
unterbrochen wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Block
mit Zahnrädern
innerhalb des Überlagerungsgtriebes
verschiebbar gelagert ist und die Zahnräder während der Festzieh-Phase außer Eingriff
gebracht werden. Beim Abknicken bleibt der Abtriebszapfen des Schraubers
relativ zum Winkelschrauber stehen, hingegen drehen die Räder des
abgekoppelten Getriebeblocks leer mit; es ist nur noch deren – vernachlässigbares – Schleppmoment
wirksam.
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Der schädliche Einfluß der oben
erwähnten Dreiecksbildung
auf das Abknick-Moment kann dadurch gemildert oder gar beseitigt
werden, daß zwischen
dem Abtriebsglied des Winkelschraubers und Antriebszahnrad des Überlagerungsgetriebes
eine Gelenkwelle zwischegeschaltet wird, die eine zwanglose Verlagerung
dieser beiden Glieder zueinander erlaubt. Eine solche Gelenkwelle
würde auch
ein Verschieben des o.g. Antriebsblockes innerhalb des Zwischengetriebes
trotz starrer Anbindung des Winkelschraubers an den Handhebel zulassen.
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Der Winkelschrauber 60'' ist in den kombinierten Motorschrauber/Drehmoment-Schlüssel nach
den 6 und 7 mittels der Befestigungsmanschette 85 so
eingebaut, daß das
als Hohlwelle 87 ausgebildete Abtriebsglied im Normalzustand
zur Drehachse des Antriebszahnrades 36 annähernd fluchtet.
Um einen vorübergehenden
Versatz von Antriebszahnrad 36 und Hohlwelle 87 ohne
mechanische Verzwängung
zulassen zu können,
ist die Hohlwelle 87 mit dem Antriebszahnrad 36 über eine
den Versatz ausgleichende Gelenkwelle 86 (9, 10) oder
eine entsprechende Gelenkkupplung 95 (11) verbunden.
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Um eine solche Gelenkwelle besonders
einfach gestalten und einfach in den kombinierten Motorschrauber/Drehmomentschlüssel unterbringen
zu können,
ist das Abtriebsglied des Schraubers 60'' – wie gesagt – auf seiner
ganzen Länge
als Hohlwelle 87 ausgebildet, wobei der die Hohlwelle 87 umgebende
Teil 64' des
Schraubergehäuses
an beiden gegenüberliegenden
Seiten mit einer Öffnung
versehen und der axiale Zugang zu der die Hohlwelle 87 axial durchsetzenden
Höhlung
gehäuseseitg
einbautenfrei gehalten ist. Dadurch kann die Gelenkwelle im Inneren
der Hohlwelle 87 angeordnet werden. Um trotz eines vorgegebenen
radialen Versatzes die Beugungswinkel der Gelenkwelle 86 möglichst
klein zu halten, ist die schrauberseitige Drehmomentverbindung der Gelenkwelle
an eine vom Überlagerungsgetriebe 26 axial
möglichst
weit weg gelegene Axialposition, nämlich an das vom Überlagerungsgetriebe
abgewandte Ende der Hohlwelle 87 gelegt. Im übrigen Bereich
der Hohlwelle ist die Höhlung 89 so
bemessen ist, daß die
Gelenkwelle 86 innerhalb der Hohlwelle 87 nach
allen Richtungen behinderungsfrei verschwenkbar ist.
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Die Gelenkwelle 86 selber
ist hantelförmig ausgebildet
und mit ihren beiden vierkant-förmigen Enden
jeweils in ein antriebs- bzw.
in ein abtriebsseitiges Vierkantloch eingesteckt. Die Gelenkwelle
weist einen mittleren, im Durchmesser dünneren Wellenteil 90 und
endseitig starr mit dem mittleren Wellenteil 90 verbundene,
größere Mitnahmekörper 91 auf.
Die untereinander gleich geformten und winkelgleich zueinander angeordneten
Mit nahmekörper 91 besitzen an
jeder Axialposition in einem achssenkrechten Querschnitt eine quadratische
Form und sind jeweils durch zwei sich rechtwinklig überschneidende
Zylinderflächen 92 begrenzt.
Die Achsen der Zylinder 93 sind rechtwinklig zur Längsachse 94 der
hantelförmigen
Gelenkwelle 86 ausgerichtet und bezüglich der Längsposition untereinander positionsgleich
angeordnet. Aufgrund einer solchen einfachen Gelenkwelle kann die
Abtriebswelle des Winkelschraubers kleine Relativverlagerungen gegenüber dem
Antriebszahnrad oder umgekehrt das Antriebszahnrad relativ zur Abtriebswelle
rückwirkungsfrei
vollführen.
Hierzu trägt
es auch bei, daß die
Gelenkwelle relativ lang und die Verbindungspunkte auf der Antriebs-
bzw. Abtriebsseite axial relativ weit auseinander liegen.
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Wo ein axial weites Auseinanderrücken der Verbindungspunkte
auf der Antriebs- bzw. Abtriebsseite nicht möglich ist und demgemäß eine relativ lange
Gelenkwelle nicht eingesetzt werden kann, bietet sich die Verwendung
einer entsprechend kurz bauenden Gelenkkupplung 95 nach 11 an. Diese enthält zwei
Kupplungsscheiben 97, von denen jeweils axial nach außen ein
Vierkant-Steckzapfen 96 abragt, die in eine entsprechende
Vierkantöffnung 37 im
Antriebszahnrad 36 des Überlagerungsgetriebes oder
im Abtriebsglied des Winkelschraubers eingesteckt werden können. Zwischen
den beiden endseitig in der Gelenkkupplung vorgesehenen Kupplungsscheiben 97 ist
eine Zwischenscheibe 98 angeordnet, wobei diese mit der
benachbarten Kupplungsscheiben 97 durch jeweils eine radial
verschiebbare Schwalbenschwanzführung 99 als
Drehmitnahme verbunden ist. Die leichtgängigen Schwalbenschwanzführungen
auf den gegenüberliegenden
Seiten der Zwischenscheibe 98 sind – in Axialrichtung gesehen – orthogonal
zueinander angeordnet. Dadurch läßt die Gelenkkupplung
während
der Rotation ohne weiteres einen radialen Versatz der Steckzapfen 96 zu.
Allerdings duldet die Gelenkkupplung einen nur sehr geringen Winkelversatz
der Achsen zueinander.
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Es sollen nun noch die drei in den 12 bis 14 dargestellten Varianten der Überlagerungsgetriebe 26, 26' und 26'' behandelt werden. Die in 12 gezeigte Basisausführung des Überlagerungsgetriebes 26 wurde
bereits weiter oben näher
beschrieben, weshalb hier nur noch kurz auf dessen Einsatzmöglichkeit
eingegangen werden soll. Das Überlagerungsgetriebe 26 nach 12 erlaubt – im Gegensatz
zu den Ausführen
nach den 13 oder 14 – keine Kraftflußunterbrechung.
Es kann daher sinnvoll bei dem kombinierten Schlüssel nach den 3 und 4 eingesetzt
werden, der eine solche Kraftflußunterbrechung nicht erforderlich
macht oder bei einem solchen Schlüssel, bei dem eine Kraftflußunterbrechung innerhalb
des Schraubers möglich
ist. Ein Vorteil des Überlagerungsgetriebes 26,
welches keine Möglichkeit
zur Unterbrechung des Kraftflusses bietet, besteht neben der Einfachheit
und Robustheit auch darin, daß eine
Nullsezungsvorrichtung des Schraubers ohne weiteres übernommen
und eingesetzt werden kann und nicht auf eine spezielle, die externe
Drehstellung der Stecknuß erfassende
Sensorik angewiesen ist. Letztere wäre aufgrund der peripher angeordneten
Sensoren im rauhen Betrieb sicher der Gefahr einer mechanischen
Beschädigung
der Sensoren ausgesetzt.
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Ein übereinstimmendes Kennzeichen
der in den 13 und 14 dargestellten Ausführungsvarianten
der Überlagerungsgetriebe 26', 26'' besteht darin, daß von den
drei darin hinter der Stecknuß 29 gelagerten
Zahnrädern,
nämlich
die beiden Ritzel 35' und das
Antriebszahnrad 36 bzw. 36', wenigstens das Antriebszahnrad 36, 36' in einem gesonderten
Gleitstein 40 bzw. 55 drehbar gelagert ist. Der Gleitstein seinerseits
ist innerhalb des Überlagerungsgetriebe 26', 26'' quer zur Verbindungslinie der
Mitten der beiden Ritzel 35' linear
verschiebbar. Bei dem Überlagerungsgetriebe 26' nach 13 ist nur das Antriebszahnrad 36' in dem Gleitstein 40 drehgelagert,
wogegen bei dem Überlagerungsgetriebes 26'' nach 14 drei Zahnräder, nämlich die beiden Ritzel 25' und das Antriebszahnrad 36 in
dem innerhalb des Gehäuses 27'' verschiebbaren Gleitstein 55 drehgelagert
sind. Der Verschiebeweg ist so groß bemessen, daß an einer
Stelle der Zahnräderkette
die Verzahnung vollständig außer Eingriff
oder auch wieder in Eingriff gebracht und so der Kraftfluß unterbrochen werden
kann.
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Zwar kann der betreffende Zahneingriff
in jeder beliebigen Umfangsstellung der beteiligten Zahnräder gelöst werden,
jedoch kann es beim Zusammenbringen des Zahneingriffes u.U. zu einer Kopf-auf-Kopf-Stellung
der Zähne
der verschiedenen Zahnräder
kommen, die ein Einrasten der Verzahnung verhindert. Um dies nach
Möglichkeit
zu vermeiden, ist es zweckmäßig, wenn
die Zähne
der gegenseitig ein- und ausrastbaren Zahnräder 35', 36' aufgrund radialer Profilverschiebung
bei der Herstellung der Verzahnung 42, 43 im Zahnkopf
spitz ausgebildet sind. Die Wahrscheinlichkeit einer Kopf-auf-Kopf-Stellung
der im Querschnitt spitz ausgebildeten Zähne ist nur noch gering; außerdem kann
dann eine etwaige Blockierstellung durch ein geringes Zurückratschen
des Schlüssels
leicht beseitigt werden.
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Der verschiebbar gelagerte Gleitstein 40 bzw. 55 wird
zweckmäßigerweise
durch Federkraft – in
Figur sind es die Federn 41 – elastisch in Richtung auf
die eine Endstellung des Verschiebeweges hin gespannt und bedarfsweise
in die der Federkraftrichtung entgegengesetzt liegende Endstellung
verschoben. Man wird es von der Art des Verschiebeantrieb für die der
Federkraftrichtung entgegengesetzte Betätigung abhängig machen, ob die Federbetätigung im
Schließsinne
oder im Öffnungssinne
des Zahneingriffs eingesetzt wird. Mit Rücksicht auf die erwähnte Möglichkeit
einer Kopf-auf-Kopf-Stellung der Zähne erscheint es im allgemeinen
zweckmäßiger, den
vorsichtigeren oder manuell überwachten
Verschiebeantrieb des Gleitsteins im Schließsinne des Zahneingriffes einzusetzen.
In diesem Zusammenhang können
auch Handhabungsfragen des kombinierten Schlüssels maßgebend sein; eine manuelle
Verschiebung gegen den Widerstand der Federkraft sollte sich auf
die Kürzere
Zeitspanne beschränken.
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Falls der verschiebbar gelagerte
Gleitstein 40 bzw. 55 bedarfsweise durch Servokraft,
vorzugsweise elektromagnetisch, in die der Federkraftrichtung entgegengesetzt
liegende End stellung verschoben werden soll, so ist mit einem kraftvollen
und ruckartigen Hub zu rechnen. Im Falle einer Servobetätigung im
Schließsinne
des Zahneigriffes könnten
die Zähne
u.U. sehr hart in eine Kopf-auf-Kopf-Stellung geschlagen werden,
was ungünstig
wäre. Deshalb
ist es bei einer Servobetätigung
des Gleitsteines zweckmäßiger, den
Zahneingriff durch die Servokraft zu öffnen und ihn durch die sanftere
und schonendere Federkraft zu schließen. Umgekehrt ist es – siehe
das in 13 dargestellte
Ausführungsbeispiel – bei einer Handbetätigung des
verschiebbaren Gleitsteines 40 vorteilhafter, die Federkraft
im Öffnungssinne
einzusetzen und die gefühlvollere
Handbetätigung
im Schließsinne.
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Bei dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Überlagerungsgetriebes 26' kann der verschiebbar
gelagerte Gleitstein 40 bedarfsweise gegen die Kraft der
Federn 41 manuell über
einen Seilzug in Richtung auf die Eingriffsstellung der Verzahnung – in 13 linke Bildhälfte – gedrückt werden.
Zu diesem Zweck ist in dem Gehäuse 27' unterhalb des
Gleitsteins ein schwenkbar gelagerter, doppelarmiger Einrückhebel 44 vorgesehen, dessen
einer Hebelarm sich in das Gehäuse
hineinerstreckt und unterseitig am Gleitstein anliegt und an dessen
anderem, aus dem Gehäuse
herausragendem Hebelarm die Plombe 47 eines Seilzugs 45 angreift.
Aufgrund einer den Seilzug umgebenden, flexiblen, aber axial unnachgiebigen
Seilzughülle,
deren Axialspiel gegenüber
dem Seilzug mittels eines Einstellnippels 48 einstellbar
ist, kann der Seilzug rückwirkungsfrei
von einer anderen Stelle aus betätigt
werden. Hierfür
kann zweckmäßigerweise
ein Seilzug-Handhebel nach Art eines Fahrad-Bremshandhebels vorgesehen
sein, der in griffgünstiger Position
am Handhebel 25 des Drehmomentschlüssels angeordneten ist. Der
Seilzug-Handhebel muß in
diesem Fall während
der motorisch angetriebenen Aufschraubphase der Überwurfmutter angezogen werden.
In ergonomisch sinnvoller Weise kann mit dem Seilzug-Handhebel ein
Ein/Aus-Schalter für
den Winkelschrauber gekoppelt sein, der beim Anziehen des Seilzuges
selbsttätig
den Winkelschrauber einschaltet. Während der anschließenden Festzieh-Phase
der Überwurfmutter
mittels des Drehmoment schlüssels
wird der Seilzug entlastet, der Kraftfluß im Überlagerungsgetriebe vom Schrauber
her unterbrochen und der Winkelschrauber so abgekoppelt.
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Bei dem in 14 dargestellten Ausführungsbeispiel des Überlagerungsgetriebes 26'' ist ein Gleitstein 55 in
kräftigen
Seitenführungen 54 des durch
einen Getriebedeckel 57 verschlossenen Gehäuses 27'' geführt. Die Seitenführungen
muß lang, verkantungssicher
und belastbar ausgebildet sein, weil über die Seitenführungen
das vom Drehmomentenschlüssel
aufgebrachte Drehmoment seitens des Gleitsteins 55 in das
Gehäuse 27'' des Überlagerungsgetriebes 26'' übertragen werden muß. In dem Gleitstein 55 sind
die beiden spitz gezahnten Ritzel 35' und das Antriebszahnrad 36 drehgelagert.
Auch die Außenverzahnung
der feststehend im Gehäuse 27'' gelagerten Stecknuß 29 weist
im Querschnitt spitz geformte Zähne
auf. Der Gleitstein ist durch außerhalb des Gehäuses 27'' angeordnete, in 14 nicht gezeigte Federn im Öffnungssinne
gespannt. Die Besonderheit des Überlagerungsgetriebes
nach 14 besteht darin,
daß der
Steckzapfen 56 zum Aufstecken eines Drehmomentschlüssels 21 nicht mit
dem Gehäuse 27'' des Überlagerungsgetriebes 26'', sondern starr mit dem Gleitstein 55 verbunden ist.
Der Gleitstein 55 und der Steckzapfen 56 sind
innerhalb des Gehäuses 27'' des Überlagerungsgetriebes 26'' teleskopartig verschiebbar. Dadurch
kann der Gleitstein mittels des Handhebels des aufgesteckten Drehmomentschlüssels bewegt,
z.B. durch Druck in Richtung auf die in 14 dargestellte Schließstellung
des Zahneingriffes verschoben werden.