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Die vorliegende Erfindung ist ein Kupplungsmechanismus für automatische Werkzeugschraubendreher, und zwar insbesondere ein hochpräziser Kupplungsmechanismus, der spezifisch die Genauigkeit von kleinen Drehmomenten verbessern kann.
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Die allgemein im Handel erhältlichen benzin- und elektromotorbetriebenen Schraubendreher können, wenn ein Drehmoment unter 6 kgf-cmu verwendet wird, in Bezug auf wiederholte Drehmomentgenauigkeit oft nicht den Standard von ± 3% erreichen. Aber in der gegenwärtigen Ära der Produktverfolgung ist der Trend hin zu leichten, dünnen und kurzen Formaten. Daher wird die Größe von Schrauben immer kleiner, so dass zu erwarten ist, dass Schraubendreher mit hoher Präzision und kleinem Drehmoment zum Mainstream des zukünftigen Marktes gehören werden.
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Die
DE 20 2013 001 374 U1 offenbart eine Rückschlagratsche mit einem Drehmomentstutzen, aufgebaut aus: einer Wellenstange, die radial mit einem Flansch gebildet ist, wobei beide Seiten dieses Flansches je und axial mit einem Einschubzapfen erweitert sind, und dieser Einschubzapfen einen nichtkreisförmigen Querschnitt aufweist, während eine zentrale Welle einen kreisförmigen Querschnitt aufweist; eine Oberfläche der zentralen Welle axial mit mindestens einer eingeschnittenen Kerbe versehen ist; die zentrale Welle an einen elastischen Ring befestigt ist, der gegen den Flansch anstößt, während eine bewegliche Sperrklinke an der zentralen Welle axial bewegt werden kann und radial mit einer kreisförmigen einseitig gerichteten beweglichen Sperrklinkenverzahnung versehen ist; einem Wellenzylinder, dessen beide axiale Seiten je mit einem Schaftschlitz versehen sind, wobei diese Schaftschlitze je einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, während eine Hülsennut einen nichtkreisförmigen Querschnitt aufweist; wobei der Schaftschlitz als ein gestuftes Loch gebildet ist, um die zentrale Welle daran zu befestigen, wobei inwendig im gestuften Loch ein ringförmiges Reibsegment gebildet ist, mit dem die zentrale Welle umwickelt ist und um somit zwischen der zentralen Welle und dem Schaftschlitz ein voreingestelltes Drehmoment zu erreichen; wobei zwischen dem offenen Ende des Schaftschlitzes und dem Reibsegment ein Mitnehmerschlitz geformt ist, um in diesem die bewegliche Sperrklinke aufzunehmen; innen im Mitnehmerschlitz eine unbewegliche Sperrklinke gebildet ist, die radial und ringförmig mit einer einseitig gerichteten unbeweglichen Sperrklinkenverzahnung versehen ist, wobei diese unbewegliche Sperrklinkenverzahnung in die bewegliche Sperrklinkenverzahnung eingerückt wird; und wobei beim Übersteigen des voreingestellten Drehmomentwertes durch das angewendete Drehmoment, wenn die zentrale Welle im Schaftschlitz rotiert wird, die zentrale Welle im Leerlauf im Schaftschlitz rotiert wird, um die bewegliche Sperrklinkenverzahnung der beweglichen Sperrklinke zum axialen und elastischen Bewegen zur Erzeugung eines Geräusches in die unbewegliche Sperrklinkenverzahnung der unbeweglichen Sperrklinke einzurücken und um mit dieser rotiert zu werden.
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Die
DE 20 2016 106 644 U1 offenbart einen Drehmoment-Steckschlüssel mit einer Drehmomenteinstellfunktion, umfassend: eine Welle, deren eines Ende radial mit einem Flansch ausgebildet ist, wobei sich axial von einer ersten Seite des Flansches ein Einsteckzapfen zum Befestigen eines Rotationswerkzeuges und von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Flansches eine Spannwelle erstreckt, wobei die Spannwelle axial mit einem Schaftloch ausgebildet ist, das mit dem Einsteckzapfen verbunden ist, der Außenumfang der Spannwelle axial mindestens eine eingefräste Nut aufweist, die mit dem Schaftloch verbunden ist, und radial mit einer ersten Reibungsfläche ausgebildet ist, wobei der Innenumfang des Schaftlochs mit einer Anlagefläche in einer konischen Form und mit einem Kombinationssegment ausgebildet ist, und ein Verstellglied im Schaftloch angeordnet ist, dessen Außenumfang mit einem oberen Anschlusskopf in einer konischen Form, der mit der Anlagefläche in Berührung ist, und einem Verbindungssegment ausgebildet ist, das in das Kombinationssegment eingeschraubt ist; und einen Wellenzylinder, dessen erstes axiales Ende mit einer Wellenaufnahme zum Aufnehmen und Befestigen der Spannwelle und dessen dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites axiales Ende mit einer Aufnahmebuchse ausgebildet ist, in die ein Mitnehmerkopf eingesetzt werden kann, wobei die Wellenaufnahme inwendig radial mit einer zweiten Reibungsfläche ausgebildet ist, die mit der ersten Reibungsfläche in Berührung ist; wobei durch Rotieren des Verstellgliedes das Verbindungssegment axial entlang dem Kombinationssegment und der obere Anschlusskopf axial entlang der Anlagefläche verschoben werden kann, um so die Außenabmessung der Spannwelle zu verändern und die mit der ersten Reibungsfläche und der zweite Reibungsfläche gebildete Berührungsfläche einzustellen, um dadurch das Drehmoment einem voreingestellten Drehmomentwert anzupassen.
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Zu den Gestaltungsprinzipien und -einheiten von Drehmoment und Kupplungsmechanismus von konventionellen automatischen Werkzeugschraubendrehern gehören: obere Kupplung (Nocken), Mittelkupplung, Stahlkugel, untere Kupplung, ebenflächiges Wellenlager und Drehmomentfeder. Dieses Drehmoment und der Kupplungsmechanismus haben je nach Umgebungs- und Nutzungstemperatur folgende Einflüsse auf die Drehmomentpräsizion: Gegenwärtig wird in der Branche oft eine Konstruktion verwendet, bei der man die obere Kupplung (d.h. die Nocken) der Innenteil-Kupplung bei automatischen Werkzeugschraubendrehern verwendet (wobei der Erfinder zuvor einen gleichartigen Entwurf hatte), wobei also der Kontaktprozess zwischen der oberen Kupplung und der Mittelkupplung ein Kontakt von Flächen ist. Diese Konstruktion bewirkt, dass die Reibungskraft jedes Kupplungs-Kontaktelements groß ist, und dies beeinflusst die Reibungskraft aufgrund von Temperaturänderungen während des Gebrauchs, wodurch der Präzisionsfehler zunimmt, wodurch ein Werkzeug nicht den optimalen Standard von ± 3% für die Präzision für kleine Drehmomente erreichen kann.
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Zweitens ist ein weiterer Grund für die Beeinflussung der Präzision, dass, wenn die obere Kupplung (Nocken) Stahlkugel auf der Mittelkupplung in Kontakt kommen, diese vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt steigt und dann gleichzeitig die Kupplung, das Wellenlager der unteren Ebene und die Drehmomentfeder nach oben drückt, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird und ein geschlossener
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Betriebskreislauf vollendet wird. Bei der bekannten herkömmlichen Kupplungskonstruktion weist die Kontaktfläche der Mittelkupplung und der unteren Kupplung einen rechten Winkel von 90 Grad auf. Wenn also die Kupplung betätigt wird, tritt in Bezug auf die obere Kupplung (d.h. die Nocken) während des Aufstiegsprozesses eine Kollision auf, was verhindert, dass die Drehmomentwiederholungsgenauigkeit den Standard von ± 3% erreicht.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat dieses Problem erkannt, aktiv darüber nachgesonnen und praktisch dazu geforscht. Auf der Basis seiner selbstgesteckten Standards und kontinuierlicher Bemühungen entwickelte er im Rahmen der Versuchsarbeit schließlich diese anspruchsvollere und praktisch nützlichere Erfindung.
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Diese Erfindung bezieht sich auf einen hochpräzisen Kupplungsmechanismus, dadurch kann effektiv und zuverlässig bei der Benutzung von automatischen Schraubendreher-Werkzeugen die Drehmomentpräzision in Bezug auf Arbeiten mit kleinen Drehmomenten verbessert werden.
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Um den oben genannten Zweck zu erreichen, hat der Erfinder dieser Erfindung den für automatische Werkzeugschraubendreher verwendeten bereits bestehenden Kupplungsmechanismus wie folgt verbessert, wobei dies folgende Elemente beinhaltet: 1. An der Mittelkupplung wird ein Öltank einer beliebigen Bauart vorgesehen und es wird Rindertalg hinzugefügt, um die Lebensdauer zu erhöhen, und dann wird in den Öltank mehr als eine Stahlkugel eingefügt. Dies kann den durch die Kupplung beim Auf- und Abstieg erzeugten Reibungsverlust verringern und somit die Reibungskraft und den Reibungsfehler verringern, die durch den Vorwärtsschub von Stahlkugel aufgrund der Trägheit verursacht werden. Es kann effektiv einen Kühleffekt erzielen und so die Verbesserung der Drehmomentwiederholungsgenauigkeit der Kupplung erreichen. Und in Bezug auf 2. ist es so, dass die Art der gegenseitigen Kontaktart zwischen der Mittelkupplung und der unteren Kupplung in Hinblick auf den Kupplungsmechanismus von rechtwinkligen zu einer Schrägfläche geändert wurde, so dass die verbesserte Konstruktion darin besteht, dass beim Aufsteigen der oberen Kupplung (nämlich der Nocken) zwischen der Mittelkupplung und der unteren Kupplung durch relative Bewegung keine Interferenz erzeugt wird. Wenn die obere Kupplung (d.h. die Nocken) abfällt und in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt, berühren sich die beiden relativen Schrägflächen und passen genauer aneinander, so dass die Drehmomentwiederholungsgenauigkeit des automatischen pneumatischen oder elektrischen Schraubendrehers entsprechend verbessert werden kann.
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Der oben genannte Öltank kann von mindestens zwei oder mehr entgegengesetzt angeordneten Bauarten sowie ein Formeiner ringförmigen Bauart vorgesehen werden.
- 1 ist ein kombiniertes schematisches Diagramm des Kupplungsmechanismus' in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Explosionsansicht des Kupplungsmechanismus in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine Mittelkupplungs-Draufsicht und eine A-A-Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein kombiniertes schematisches Diagramm der unteren Kupplung in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Erstens stellt die vorliegende Erfindung einen hochpräzisen Kupplungsmechanismus bereit, der für verschiedene Arten von automatischen Werkzeugschraubendrehern genutzt werden kann, und zwar einschließlich elektrischer oder pneumatischer Schraubendreher usw. Die spezifische Struktur des automatischen Werkzeugschraubendrehers umfasst: ein externes Gehäuse, das leicht gehalten werden kann, und zwar entweder in aufrechter oder Pistolentyp-Bauart. Der Innenraum hat mindestens: Ein Motormechanismus, ein Getriebemechanismus, ein Kupplungsmechanismus, ein Drehmomentmechanismus und ein Spannmechanismus. Da die oben genannten Mechanismen die Grundstruktur und Grundfunktionen für allgemeine automatische Werkzeugschraubendreher sind und jede Einheit mit ihren Funktionen nicht im Mittelpunkt dieser Patentanmeldung steht, müssen diese hier nicht aufgeführt werden.
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Zweitens wird auf 1 verwiesen, die ein schematisches Diagramm der Verbindung zwischen dem Kupplungsmechanismus und dem Drehmomentmechanismus in einer bevorzugten Ausführungsform zeigt. Der Kupplungsmechanismus wird hauptsächlich verwendet, um den Drehmomentwert in Verbindung mit dem Drehmomentmechanismus einzustellen. Auf diese Weise erreicht der automatische Werkzeugschraubendreher den voreingestellten Drehmomentwert im Einsatz und dies bewirkt, dass der Kupplungsmechanismus eine abspringende Wirkung erzeugt. Die Hauptverbesserungspunkte der vorliegenden Erfindung sind: Verbesserung der Präzision des Kupplungsmechanismus. Sein spezifisches Merkmal besteht darin, dass jedes Einzelteil, aus der der Kupplungsmechanismus (1) besteht, separat verbessert werden, mit anderen Worten, Verbesserung der Kontakt-Bauert für die gegenseitige Kombination der Einzelteile.
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Wir verweisen auf die 2 bis 4. Der Kupplungsmechanismus (1) enthält: Eine obere Kupplung (10), eine T-förmigen Nocken-Bauart und ein Wellenloch (11) in der mittleren Fläche zur Kombination, und wobei eine andere Fläche über eine Welle (12) verfügt, deren Bauart beliebig ist und am besten eine Polygonform aufweist. Die Oberfläche der Nocken hat einen Innenringpfad (13) und einen Außenringpfad (14), und die relativen Positionen des Außen- und Innenringpfads (13, 14) verfügen jeweils über einen verschachtelten konvexen Teil (15), der die oberen und unteren Totpunkte darstellt, die erforderlich sind, um zum voreingestellten Drehmomentwert zu laufen. Die Mittelkupplung (20) zeigt lateral gesehen von einer Fläche zur anderen Fläche eine konkav vertiefte Bauart, mit anderen Worten, eine Erscheinung als Scheibenkörper mit einer äußeren Erscheinung als Konvexstufen-Oberfläche (21) und einer inneren Ansicht als Konkavstufen-Oberfläche (22). Die Konkavstufen-Oberfläche (22) ist in Bezug auf den Teil mit Verbindung zur Innenfläche des konkav vertieften Randes der ersten Stufe und den Rand des Außenteils so, dass sie eine Schrägfläche (23) formen, wobei die Konvexstufen-Oberfläche (21) mit der Nockenfläche der oberen Kupplung (10) in gegenseitiger Berührung steht, und an der Endfläche ist ein Öltank (24) vorgesehen, wobei bei der Umsetzung mindestens zwei oder mehr einander entgegengesetzt angeordnete Bauarten vorgesehen sein, oder es kann eine ringförmige Bauart vorgesehen werden, wobei im Inneren von dem Öltank (24) auch einfügend mehr als eine Stahlkugel (25) vorgesehen ist, und wobei in der Konvexstufen-Oberfläche (21) ein Wellenloch (11) für die obere Kupplung (10) eingefügt ist, und wobei die Stahlkugel (25) die innere Bodenfläche berührt. Und die untere Kupplung (30) hat die Form eines Scheibenkörpers, wobei sie mit der Konkavstufen-Oberfläche (22) der Mittelkupplung (20) zusammenpasst, und wobei die periphere Fläche des Scheibenkörpers mit der Oberfläche eine weitere Schrägfläche (31) bilden, wobei die beiden einander entsprechenden Schrägflächen (23, 31) bei der Verbindung der unteren Kupplung (30) und der Mittelkupplung (20) sich miteinander verbinden.
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Das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung lautet wie folgt: Wenn der Kupplungsmechanismus (1) in Betrieb ist, sind die obere Kupplung (10) und die Mittelkupplung (20) verbunden, und wenn der Drehmomentwert erreicht ist, wird der Kupplungsmechanismus (1) abspringen, so dass die Mittelkupplung (20) nach oben gedrückt wird, und die entsprechende Stahlkugel, welche auf der Oberfläche vorgesehen ist, steigt vom unteren Totpunkt des konvexen Teils (15) der Nockenfläche der oberen Kupplung (10) zum oberen Totpunkt an, und drückt gleichzeitig die untere Kupplung (30) und das Wellenlager der unteren Ebene und die Drehmomentfeder und erzeugt Drehmoment, um einen geschlossenen Betriebskreislauf zu vollenden. Wenn daher die Nockenfläche der oberen Kupplung (10) auf den höchsten Punkt ansteigt, d.h. der eingestellte Maximalwert erreicht ist, hört der Motor zu diesem Zeitpunkt auf zu laufen, durch den Einfluss der Trägheit wird sich die entsprechende Stahlkugel der Oberfläche der ersten Stufe der Konvexstufen-Oberfläche der Mittelkupplung (20) immer noch voran bewegen, so dass das Drehmoment zunimmt, was zu einer Instabilität des Drehmoments führt. Daher kann durch die Kombinationskonstruktion in Bezug auf den Öltank (24) der Endfläche der Konvexstufen-Oberfläche der Mittelkupplung (20) und die Vielzahl der Stahlkugeln (25) im Innenteil die Reibungskraft und den Reibungsfehler durch die wegen ihrer Trägheit sich nach vorne bewegenden Stahlkugel verringern, wodurch die Drehmomentwiederholungsgenauigkeit der Kupplung verbessert wird.
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Zweitens ist es so, dass, weil die Kontaktfläche der Mittelkupplung (20) und der unteren Kupplung (30) so modifiziert ist, dass sie eine geneigte Schrägfläche (23, 31) darstellt, keine Interferenz zwischen der Mittelkupplung (20) und der unteren Kupplung (30) erzeugt wird, wenn die Nockenfläche der oberen Kupplung (10) aufsteigt. Nach dem Absteigen und der Rückkehr ist durch das Zusammenfügen der beiden Schrägflächen (23, 31) ein noch genaueres Zusammenarbeiten möglich, so dass auch die Drehmomentwiederholungsgenauigkeit des automatischen Schraubendrehers entsprechend verbessert werden kann.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei einer Online-Implementierung des automatischen Werkzeugschraubendrehers die Umgebung und die Gebrauchstemperatur den größten Einfluss auf die Drehmomentpräzision haben. Jedoch kann der Entwurf des verbesserten Kupplungssystems (der Entwurf einer Kombination eines neuen Öltanks und der Stahlkugel an der Mittelkupplung sowie das Zusammenfügen von mindestens zwei einander entsprechenden Schrägflächen zwischen der Mittelkupplung und der unteren Kupplung) den Reibungsverlust wirksam reduzieren, wodurch der Temperaturanstieg von aufgrund der Reibung zwischen Oberflächen der Kupplungen verringert wird, und wodurch diese effektiv abkühlen können, was als Endergebnis die Drehmomentpräzision dieses Kupplungsmechanismus' weiter verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsmechanismus
- 10
- obere Kupplung
- 11
- Wellenloch
- 12
- Welle
- 13
- Innenringpfad
- 14
- Außenringpfad
- 15
- konvexer Teil
- 20
- Mittelkupplung
- 21
- Konvexstufen-Oberfläche
- 22
- Konkavstufen-Oberfläche
- 23
- Schrägfläche
- 24
- Öltank
- 25
- Stahlkugel
- 30
- untere Kupplung
- 31
- Schrägfläche
