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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Elektro-Schraubendreher,
der ein Drehmoment zum Anziehen einer Schraube effektiv übertragen
kann und die Drehmomentenübertragung
aufheben kann.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Ein Elektro-Schraubendreher ist in
der japanischen ungeprüften,
veröffentlichten
Patentanmeldung Nr. 61-219581 beschrieben. Der bekannte Schraubendreher
umfasst einen geräuscharmen Kupplungsmechanismus,
um ein Werkzeug mit einem Motor zu verbinden, um das Rotationsdrehmoment
des Motors an das Werkzeug zu übertragen. Die
geräuscharme
Kupplung umfasst Kupplungselemente mit Kupplungszähnen, die
miteinander in Eingriff gebracht werden können, um das Motordrehmoment
an das Werkzeug zu übertragen.
Durch die Verwendung des geräuscharmen
Kupplungsmechanismus können
die Kupplungselemente umgehend gelöst werden, um die Übertragung
des Rotationsdrehmoments des Antriebsmotors zu beenden, wenn die Schraube
in eine vorbestimmte Tiefe in Bezug auf das Werkstück angezogen
ist. Folglich können
Geräusche
und Vibrationen während
des Anziehens der Schraube vermieden werden.
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Bei dem bekannten Schraubendreher
ist der geräuscharme
Kupplungsmechanismus zwischen einem sich drehenden Element auf der
Motorseite und einem sich drehenden Element auf der Werkzeugseite
angebracht. Um das Rotationsdrehmoment des Motors an das Werkzeug
zu übertragen,
bringt der Benutzer des Schraubendrehers eine Drucklast auf den
Schraubendreher auf, wobei er das Werkzeug auf dem Werkstück im Anschlag
hält. Dabei
bewegt sich das sich drehende Element auf der Werkzeugseite in Richtung
auf das sich drehende Element auf der Motorseite und gelangt mit
ihm in Eingriff. Folglich wird das Motordrehmoment an das Werkzeug über die
beiden sich drehenden Elemente übertragen,
die miteinander in Eingriff gelangt sind.
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Bei der oben beschriebenen bekannten Technik
muss der Benutzer eine Drucklast auf den Schraubendreher aufbringen,
um die Drehmomentübertragung
vom Motor an das Werkzeug über
die wechselseitig in Eingriff gebrachten sich drehenden Elemente
aufrecht zu erhalten. Andernfalls wird die Drehmomentübertragung
aufgehoben, wenn die Drucklast des Benutzers nicht auf den Schraubendreher
aufgebracht wird. Bei einer Schraube, wie zum Beispiel einem Kreuzgelenk,
die in einem verhältnismäßig engen
Arbeitsraum angezogen wird, kann es jedoch für den Benutzer des bekannten Schraubendrehers
schwierig sein, kontinuierlich eine Drucklast auf den Schraubendreher
während
des Anziehens der Schraube aufzubringen.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Elektro-Schraubendreher vorzusehen, der ein
Drehmoment zum Anziehen einer Schraube effizient übertragen
kann und die Drehmomentenübertragung
beenden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst ein repräsentativer
Schraubendreher einen Motor, ein erstes und ein zweites sich drehendes
Element, ein Werkzeug, eine Drehmomentenübertragungsfeder und eine Einrichtung
zum Aufheben der Drehmomentenübertragung.
Die Drehmomentenübertragungsfeder überträgt das Rotationsdrehmoment
des Motors von dem ersten sich drehenden Element zum zweiten sich
drehenden Element, um das Werkzeug anzutreiben, indem sie sich eng
um das erste sich drehende Element und das zweite sich drehende
Element windet, wenn der Motor das erste sich drehende Element in
einer vorbestimmten Rotationsrichtung zur Rotation antreibt. Ferner
bewegt sich die Einrichtung zum Aufheben der Drehmomentenübertragung in
der Axialrichtung des ersten sich drehenden Elements oder des zweiten
sich drehenden Elements als Antwort auf das Drehmoment beim Anziehen
der Schraube. Durch eine solche Bewegung hebt die Einrichtung zum
Aufheben der Drehmomentenübertragung
die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder um zumindest
entweder das erste sich drehende Element oder das zweite sich drehende Element
auf und hebt die Übertragung
des Rotationsdrehmoments des Motors an das Werkzeug auf.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann das Rotationsdrehmoment des Motors durch die Drehmomentenübertragungsfeder übertragen
werden, die eng um die sich drehenden Elemente gewickelt ist, und
daher kann das Motordrehmoment ohne jede Drucklast des Benutzers
auf den Schraubendreher übertragen
werden. Ferner kann die Einrichtung zum Aufheben der Drehmomentenübertragung
unmittelbar die Drehmomentenübertragung
als Antwort auf das Drehmoment beim Anziehen der Schraube aufheben.
Somit kann der repräsentative
Schraubendreher effizient ein Drehmoment zum Anziehen einer Schraube übertragen
und die Drehmomentenübertragung
beenden.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sind direkt nach dem Lesen der folgenden
detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
und Ansprüchen
verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen wesentlichen Teil eines Elektro-Schraubendrehers gemäß der repräsentativen
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
den Elektro-Schraubendreher in dem Zustand, in dem die enge Wicklung
einer Drehmomentenübertragungsfeder
um eine erste Spindel aufgehoben ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER REPRÄSENTATIVEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Gemäß den vorliegenden Lehren umfasst ein
repräsentativer
Elektro-Schraubendreher einen Motor, ein erstes sich drehendes Element,
ein zweites sich drehendes Element und ein Werkzeug. Das erste sich
drehende Element wird durch den Motor angetrieben. Ein Wechselstrommotor,
ein bürstenloser
Gleichstrommotor oder andere verschiedene Motoren können als
Motor verwendet werden. Vorzugsweise ist das erste sich drehende
Element mit dem Motor über
einen Geschwindigkeits-Reduktionsmechanismus verbunden, der beispielsweise
Planetenräder
etc. verwendet. Das zweite sich drehende Element ist dazu angepasst,
sich durch Aufnahme des Rotationsdrehmoments des ersten sich drehenden Elements
zu drehen.
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Das Werkzeug wird zur Drehung über das erste
sich drehende Element und das zweite sich drehende Element zum Anziehen
einer Schraube angetrieben. Gemäß den vorliegenden
Lehren wird eine Drehmomentenübertragungsfeder
verwendet, um das Rotationsdrehmoment des Motors von dem ersten
sich drehenden Element zu dem zweiten sich drehenden Element zu übertragen.
Die Drehmomentenübertragungsfeder
wickelt sich eng um das erste sich drehende Element und das zweite
sich drehende Element, wenn der Motor betrieben wird, um das erste sich
drehende Element in einer vorbestimmten Richtung zu drehen. Somit
wird das Motordrehmoment von dem ersten sich drehenden Element zu
dem zweiten sich drehenden Element übertragen. Ein Schraubendreher-Werkzeugaufsatz
entspricht typischerweise dem "Werkzeug" gemäß der vorliegenden Erfindung.
Als "Drehmomentenübertragungsfeder"
kann beispielsweise geeigneterweise ein Vierkantring verwendet werden.
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Ferner ist gemäß den vorliegenden Lehren eine
Einrichtung zum Aufheben der Drehmomentenübertragung vorgesehen, um zu
verhindern, dass die Drehmomentenübertragungsfeder das Motordrehmoment überträgt. Die
Einrichtung zum Aufheben einer Drehmomentenübertragung bewegt sich in der Axialrichtung
des ersten sich drehenden Elements oder des zweiten sich drehenden
Elements als Antwort auf das Drehmoment beim Anziehen der Schraube.
Somit hebt die Einrichtung zum Aufheben der Drehmomentenübertragung
die enge Wicklung der Drehmomentenübertragungsfeder um zumindest entweder
das erste sich drehende Element oder das zweite sich drehende Element
auf. Folglich wird die Übertragung
des Rotationsdrehmoments des Motors vom ersten sich drehenden Element
zum zweiten sich drehenden Element aufgehoben. Vorzugsweise hebt
die Einrichtung zum Aufheben der Drehmomentenübertragung die Übertragung
des Motordrehmoments in Abhängigkeit
von dem Schraubenanzugsdrehmoment rasch und sicher auf. Durch solch
eine Konstruktion kann die Effektivität im Hinblick auf eine geräuscharme
Kupplung sichergestellt werden.
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Die Einrichtung zum Aufheben einer
Drehmomentenübertragung
kann derart konfiguriert und angeordnet sein, dass sie die enge
Windung der Drehmomentenübertragungsfeder
um das erste sich drehende Element oder das zweite sich drehende Element
oder beide Elemente aufhebt. Um eine solche enge Windung aufzuheben,
kann beispielsweise das Ende der Drehmomentenübertragungsfeder arretiert
werden. Folglich kann sich die Drehmomentenübertragungsfeder relativ zu
dem sich drehenden Element drehen, so dass sie nicht länger eng
um das sich drehende Element gewunden werden kann. Oder die Drehmomentenübertragungsfeder
kann relativ zu dem sich drehenden Element in einer Richtung entgegengesetzt
zur Windungsrichtung der Drehmomentenübertragungsfeder um das sich
drehende Element gedreht werden, so dass die enge Windung um das
sich drehende Element positiv aufgehoben werden kann. Im Hinblick
auf die Bewegung "als Antwort auf das Drehmoment beim Anziehen der Schraube"
kann beispielsweise die Drehmomentenübertragung aufgehoben werden,
wenn das Anziehen der Schrauben auf dem Werkstück nahezu fertiggestellt ist
und das Drehmoment beim Anziehen der Schraube ein vorbestimmtes
Drehmoment übertrifft.
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Bei dem Schraubendreher gemäß den vorliegenden
Lehren wird das Antriebsdrehmoment des Motors von dem ersten sich
drehenden Element zu dem zweiten sich drehenden Element über die
Drehmomentenübertragungsfeder übertragen.
Ferner ist die Einrichtung zum Aufheben einer Drehmomentenübertragung
dazu angepasst, geeignet eine solche Übertragung des Motordrehmoments
als Antwort auf das Drehmoment beim Anziehen der Schraube aufzuheben
und auszulöschen.
Daher muss der Benutzer des Schraubendrehers keine Drucklast auf
den Schraubendreher wie bei der bekannten Technik aufbringen, um
die sich drehenden Elemente miteinander in Eingriff zu bringen.
Somit kann das Anziehen einer Schraube effizient durchgeführt werden.
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Vorzugsweise gelangt die Einrichtung
zum Aufheben der Drehmomentenübertragung
derart mit der Drehmomentenübertragungsfeder
in Eingriff, dass sie verhindert, dass die Drehmomentenübertragungsfeder
eng in der Rotationsrichtung des ersten sich drehenden Elements
gewunden wird, so dass die Einrichtung zum Aufheben der Drehmomentenübertragung
die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder um das erste
sich drehende Element aufhebt. Eine Übertragung des Motordrehmoments
und deren Freigabe können
einfach durch das Aufheben der engen Windung der Drehmomentenübertragungsfeder
um das erste sich drehende Element kontrolliert werden. Um mit der
Drehmomentenübertragungsfeder
in Eingriff zu gelangen, kann das Ende der. Drehmomentenübertragungsfeder
vorzugsweise typischerweise derart in Eingriff sein, dass es sich
in der Rotationsrichtung des ersten sich drehenden Elements nicht
bewegen kann.
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Vorzugsweise umfasst der Schraubendreher ein
drittes sich drehendes Element, das angrenzend an das zweite sich
drehende Element und in der Umgebung des Werkzeugs angebracht ist.
Das zweite sich drehende Element kann mit dem dritten sich drehenden
Element über
ein Kupplungselement verbunden sein. Ferner kann das Kupplungselement
dazu angepasst sein, sich in Richtung auf das erste sich drehende
Element in der Axialrichtung als Antwort auf das Drehmoment beim
Anziehen der Schraube zu bewegen. Die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder
um das erste sich drehende Element kann als Antwort auf die axiale
Bewegung des Kupplungselements durchgeführt oder aufgehoben werden.
Insbesondere ist das Kupplungselement zwischen dem zweiten sich
drehenden Element und dem dritten sich drehenden Element angebracht
und bewegt sich derart in Richtung auf das erste sich drehende Element
in der Axialrichtung als Antwort auf das Schraubenanzugsdrehmoment,
dass die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder um das erste
sich drehende Element durchgeführt oder aufgehoben
wird. Durch das Vorsehen eines solchen Kupplungselements, das sich
in der Axialrichtung derart bewegt, dass die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder
kontrolliert wird, kann die Struktur des Schraubendrehers verkleinert
werden.
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Vorzugsweise umfasst das Kupplungselement
ein Eingriffselement, das sich in Richtung auf das erste sich drehende
Element erstreckt. Das Kupplungselement kann in Richtung auf das
dritte sich drehende Element durch eine Feder gedrückt werden.
Vorzugsweise kann das Kupplungselement dazu angepasst sein, sich
in Richtung auf das erste sich drehende Element gegen die vorbelastende Kraft
der Feder zu bewegen, wenn das Drehmoment beim Anziehen der Schraube
ein vorbestimmtes Drehmoment übertrifft.
Wenn sich das Kupplungselement in Richtung auf das erste sich drehende
Element bewegt, gelangt das Eingriffselement mit der Drehmomentenübertragungsfeder
in Eingriff, so dass die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder
um das erste sich drehende Element aufgehoben wird. Das Kupplungselement
ist dazu angepasst, sich durch oder gegen die vorbelastende Kraft
der Feder zu bewegen, so dass die enge Windung der Drehmomentenübertragungsfeder
und ihre Freigabe über
das Kupplungselement zuverlässig
kontrolliert werden können.
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Ferner kann vorzugsweise der Schraubendreher
derart konfiguriert sein, dass er das Rotationsdrehmoment des Motors
an das Werkzeug über
einen ersten Drehmomentenübertragungsweg
und einen zweiten Drehmomentenübertragungsweg überträgt. Bei
dem ersten Drehmomentenübertragungsweg
wird das Rotationsdrehmoment des Motors von dem ersten sich drehenden
Element zu dem Werkzeug über
die Drehmomentenübertragungsfeder
und das zweite sich drehende Element übertragen. Wenn der Motor in
einer umgekehrten Richtung gedreht wird, so dass die Drehmomentenübertragung
durch die Drehmomentenübertragungsfeder
aufgehoben wird, wird das Drehmoment des Motors, der sich in der
Rückwärtsrichtung
dreht, von dem ersten sich drehenden Element an das Werkzeug über eine Richtungskupplung über den
zweiten Drehmomentenübertragungsweg übertragen.
Insbesondere wenn der Motor in einer Vorwärtsrichtung gedreht wird, wie
oben beschrieben, wird das Rotationsdrehmoment des Motors von dem
ersten sich drehenden Element zu dem zweiten sich drehenden Element übertragen,
wobei die Drehmomentenübertragungsfeder
verwendet wird. Wenn andererseits der Motor in einer Rückwärtsrichtung
gedreht wird, wird die Drehmomentenübertragung durch die Drehmomentenübertragungsfeder
aufgehoben. In diesem Zustand wird das Motordrehmoment von dem ersten sich
drehenden Element an das Werkzeug unter Verwendung einer Richtungskupplung übertragen. Durch
eine solche Konstruktion kann das Motordrehmoment effizient während der
Rotation des Motors in der Rückwärtsrichtung
ebenso wie in der Vorwärtsrichtung übertragen
werden.
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Alle die zusätzlichen Merkmale und Verfahrensschritte,
die oben und unten erörtert
werden, können
getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Verfahrensschritten
verwendet werden, um verbesserte Schraubendreher und ein Verfahren
zur Verwendung solcher Schraubendreher und der darin verwendeten
Einrichtungen vorzusehen. Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nun im Einzelnen unter
Verweis auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die verwendeten Beispiele
viele dieser zusätzlichen
Merkmale und Verfahrensschritte in Verbindung verwenden. Diese detaillierte
Beschreibung soll lediglich einem Fachmann weitere Einzelheiten
zum Umsetzen bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehren in die
Praxis lehren und soll den Rahmen der Erfindung nicht begrenzen.
Lediglich die Ansprüche
definieren den Rahmen der beanspruchten Erfindung. Daher müssen Kombinationen
von Merkmalen und innerhalb der folgenden detaillierten Beschreibung
erörterte Schritte
nicht unbedingt die Erfindung in ihrem breitesten Sinn in die Praxis
umsetzen und sind stattdessen lediglich dazu vorgesehen, speziell
einige repräsentative
Beispiele der Erfindung zu beschreiben, von denen nun eine detaillierte
Beschreibung unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird.
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1 zeigt
einen beispielhaften Elektro-Schraubendreher 100 gemäß den vorliegenden Lehren.
In 1 ist jedoch lediglich
ein wesentlicher Teil des Körpers 112 des
Schraubendrehers 100 dargestellt, wie beispielsweise ein
Motorgehäuse 110, ein
Zahnradgehäuse 111 und
eine Hülse 110a,
die mit dem Zahnradgehäuse 111 verbunden ist.
Im Gegensatz dazu ist ein Griffbereich, der mit dem Körper 112 verbunden
ist, in den Zeichnungen nicht gesondert dargestellt.
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Der Schraubendreher 100 umfasst
einen Motor 113, eine erste Spindel 120, eine
zweite Spindel 130, eine dritte Spindel 150, einen
Werkzeugaufsatz 123, einen Kupplungsnocken 140,
eine Vierkantfeder 160, eine Einrichtung 145 zum
Aufheben der Drehmomentenübertragung,
eine Feder 171 und eine Justiereinrichtung 172 für die Vorspannkraft
der Feder. Diese Komponenten sind innerhalb des Körpers 112 angebracht.
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Die erste Spindel 120 ist
ein Merkmal, das einem "ersten sich drehenden Element" gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht, der Werkzeugaufsatz 123 entspricht
einem "Werkzeug", die zweite Spindel 130 entspricht einem
"zweiten sich drehenden Element", der Kupplungsnocken 140 entspricht einem
"Kupplungselement", die dritte Spindel 150 entspricht einem
"dritten sich drehenden Element" und die Vierkantfeder 160 entspricht
einer "Drehmomentenübertragungsfeder"
.
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Eine Ausgangswelle 113a des
Motors 113 ist mit der ersten Spindel 120 über einen
Geschwindigkeits-Reduktions-Mechanismus 115 verbunden,
der ein Untersetzungszahnrad 116 umfasst. Aus Einfachheitsgründen sind
jedoch andere Teile des Geschwindigkeits-Reduktions-Mechanismus 115 außer dem
Untersetzungszahnrad 116 in den Zeichnungen nicht speziell
dargestellt. Der Geschwindigkeits-Reduktions-Mechanismus 115 kann ein bekanntes
Untersetzungsgetriebe umfassen.
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Die erste Spindel 120 umfasst
einen Bereich großen
Durchmessers 120a und einen Bereich kleinen Durchmessers 120b,
der sich an dem Bereich großen
Durchmessers 120a fortsetzt. Die zweite Spindel 130 weist
eine hohle hülsenartige
Gestalt auf und ist lose um den Bereich kleinen Durchmessers 120b der
ersten Spindel 120 aufgesetzt. Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Bereich kleinen
Durchmessers 120b der ersten Spindel 120 in den
hohlen Bereich der zweiten Spindel 130 eingeführt. Dabei
ist die äußere Umfangsoberfläche des
Bereichs großen Durchmessers 120a der
ersten Spindel 120 fluchtend zur äußeren Umfangsoberfläche der
zweiten Spindel 130. Die zweite Spindel 130, die
lose um die erste Spindel 120 aufgesetzt ist, ist koaxial
zur ersten Spindel 120 und kann sich in Bezug auf die erste
Spindel 120 drehen.
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Eine Feder 160, die einen
quadratischen Querschnitt aufweist (unten einfach als "quadratische Feder 160"
bezeichnet), ist über
einen schwachen Presssitz aufgesetzt und erstreckt sich um den Bereich
großen
Durchmessers 120a der ersten Spindel 120 und der
zweiten Spindel 130. Die quadratische Feder 160 umfasst
eine Wicklung, die einen quadratischen Querschnitt aufweist und
ist gegen den Uhrzeigersinn betrachtet vom Motor 113 aus
gewickelt. Ein Ende 161 der quadratischen Feder 160 kann
sich in der Rotationsrichtung der ersten Spindel 120 derart
bewegen, dass die quadratische Feder 160 eng um den Bereich
großen
Durchmessers 120a der ersten Spindel 120 und die
zweite Spindel 130 gewunden wird. Mit anderen Worten stellt
der Windungsbereich der quadratischen Feder 160 einen Kontakt
zu den Umfangsoberflächen
von jeweils der ersten und der zweiten Spindel 120, 130 her.
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Die quadratische Feder 160 kann
eng um die erste Spindel 120 gewunden werden, wenn sich
das Ende 161 der quadratischen Feder 160 leicht
in der Rotationsrichtung der ersten Spindel 120 bewegen kann.
Auf der anderen Seite kann die quadratische Feder 160 nicht
eng um die erste Spindel 120 gewunden werden, wenn die
quadratische Feder 160 derart arretiert ist, dass sich
das Ende 161 der quadratischen Feder 160 in der
Rotationsrichtung der ersten Spindel 120 nicht bewegen
kann. Bei der repräsentativen
Ausführungsform
wird die quadratische Feder 160 normalerweise eng um die
erste Spindel 120 gewunden, wenn der Motor 113 die
erste Spindel 120 in der Vorwärtsrichtung oder im Uhrzeigersinn
betrachtet von der Seite des Motors 113 zur Drehung antreibt.
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Das Ende 161 (das rechte
Ende betrachtet in der Zeichnung) der quadratischen Feder 160 ist
an einer Anschlagplatte 163 befestigt. Die Anschlagplatte 163 ist
auf dem Bereich großen
Durchmessers 120a der ersten Spindel 120 angebracht
und benachbart zu dem Untersetzungszahnrad 116 vorgesehen. Die
Anschlagplatte 163 dreht sich normal zusammen mit der ersten
Spindel 120 durch die Reibung zwischen der Anschlagplatte
163 und
der Umfangsoberfläche
des Bereichs großen
Durchmessers 120a und der Seitenoberfläche des Untersetzungszahnrads 116.
Wenn ein Anschlagstift 146 jedoch die Anschlagplatte 163 arretiert
und eine Rotation der Anschlagplatte 163 zusammen mit der
ersten Spindel 120 verhindert, kann sich die Anschlagplatte 163 relativ
in Bezug auf die erste Spindel 120 und das Untersetzungszahnrad 116 über ein
Lager 165 drehen.
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Ein Kupplungsnocken 140 ist
an dem linken Endbereich der zweiten Spindel 130 vorgesehen. Eine
Vertiefung 132 ist in dem linken Endbereich der zweiten
Spindel 130 geformt, und eine Stahlkugel 143 ist
innerhalb der Vertiefung 132 angebracht. Der Kupplungsnocken 140 kann
sich um die Axiallänge der
Vertiefung 132 in der Axialrichtung der zweiten Spindel 130 bewegen,
wenn sich die Stahlkugel 143 innerhalb der Vertiefung 132 bewegt.
Ferner dreht sich der Kupplungsnocken 140 zusammen mit
der zweiten Spindel 130 mittels der Stahlkugel 143,
die innerhalb der Vertiefung 132 gehalten wird. Der Kupplungsnocken 140 und
die dritte Spindel 150 weisen jeweils Eingriffszähne 141, 151 auf.
Die Zähne 141 und 151 sind
miteinander gemäß 1 in Eingriff. Wenn es auch
in den Zeichnungen nicht speziell dargestellt ist, weisen die Zähne 141, 151 Eingriffsoberflächen auf,
die in Bezug aufeinander geneigt sind. Als Antwort auf die Drehmomentenübertragung zwischen
den Zähnen 141 und 151 können die
Zähne 141, 151 vollständig miteinander
in Eingriff gelangen. Andernfalls kann einer der Zähne 141 und
der Zähne 151 relativ
zu dem anderen entlang der Eingriffsoberflächen gleiten, so dass sich
der Kupplungsnocken 140 und die dritte Spindel 150 in
der Axialrichtung voneinander weg bewegen können. In dem in 1 gezeigten Zustand bewegt
sich die Stahlkugel 143 zu dem linken Ende der Vertiefung 132 innerhalb
der Vertiefung 132. Ferner befindet sich der Kupplungsnocken 140 in
der Nähe
der dritten Spindel 150. In diesem Zustand sind die Zähne 141 und 151 miteinander
in Eingriff. Folglich drehen sich die zweite Spindel 130 und
die dritte Spindel 150 zusammen. Die Vertiefung 132 kann
sich schräg
in Bezug auf die Axialrichtung der zweiten Spindel 130 erstrecken.
In diesem Fall können
sich der Kupplungsnocken 140 und die dritte Spindel 150 relativ
zueinander in der Axialrichtung durch die Relativbewegung zwischen
der Stahlkugel 143 und der Vertiefung 132 bewegen.
Daher müssen
die Zähne 141, 151 nicht
unbedingt Eingriffsoberflächen
aufweisen, die in Bezug aufeinander geneigt sind.
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Der Kupplungsnocken 140 wird
in Richtung auf die dritte Spindel 150 durch die Vorspannkraft
der Feder 171 gedrückt,
so dass die Zähne 141 und 151 normalerweise
miteinander in Eingriff sind. Die Vorspannkraft der Feder 171,
die auf den Kupplungsnocken 140 ausgeübt wird, kann durch eine Justiereinrichtung 172 für die Vorspannkraft
der Feder verändert
werden. Insbesondere ist ein Ende (das rechte Ende betrachtet in 1) der Feder 171 mit
der Justiereinrichtung 172 für die Vorspannkraft der Feder verbunden.
Die Justiereinrichtung 172 für die Vorspannkraft der Feder
umfasst eine Stützunterlegscheibe 179 für die Feder,
eine Hülse 177 zum
Justieren eines Drehmoments, einen Stift 175 zum Justieren
eines Drehmoments und einen Ring 173 zum Justieren eines
Drehmoments. Wenn der Benutzer des Schraubendrehers den Ring 173 zum
Justieren des Drehmoments dreht, bewegt sich die Hülse 177 zum
Justieren des Drehmoments in der axialen Richtung über den
Stift 175 zum Justieren des Drehmoments. Folglich ändern sich
das Ausmaß der
Kontraktion der Feder 171 und entsprechend die Vorspannkraft
der Feder 171, die auf den Kupplungsnocken 140 ausgeübt wird.
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Ferner ist ein stabartiger Anschlagstift 146 mit
dem Kupplungsnocken 140 verbunden. Der Anschlagstift 146 erstreckt
sich in der Axialrichtung der ersten Spindel 120 und der
zweiten Spindel 130. Der Anschlagstift 146 kann
sich relativ zu dem Kupplungsnocken 140 drehen. Wenn sich
der Kupplungsnocken 140 in der Axialrichtung der zweiten
Spindel 130 bewegt, bewegt sich ferner der Anschlagstift 146 in
der axialen Richtung zusammen mit dem Kupplungsnocken 140.
Insbesondere wenn sich der Kupplungsnocken 140 zusammen
mit der zweiten Spindel 130 dreht, wird die Rotationsbewegung
nicht an den Anschlagstift 146 übertragen, so dass der Anschlagstift 146 in
einer vorbestimmten Position gehalten wird. Wenn sich der Kupplungsnocken 140 andererseits
in der Axialrichtung der zweiten Spindel 130 bewegt, bewegt
sich der Anschlagstift 146 in der Axialrichtung der zweiten
Spindel 130 zusammen mit dem Kupplungsnocken 140.
Die Axiallänge
der Vertiefung 132 der zweiten Spindel 130 definiert
die Strecke der Bewegung des Kupplungsnockens 140 und auch
des Anschlagstifts 146.
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Wenn der Kupplungsnocken 140 in
Richtung auf die dritte Spindel 150 durch die Vorspannkraft
der Feder 171 gedrückt
wird, wird der Anschlagstift 146 entfernt von der Anschlagplatte 163 gehalten.
Wenn das Drehmoment beim Anziehen der Schraube jedoch ein vorbestimmtes
Drehmoment übersteigt,
wie es unten genau beschrieben wird, bewegt sich der Kupplungsnocken 140 nach
rechts betrachtet in der Zeichnung in der Axialrichtung der zweiten
Spindel 130. Folglich stößt der Anschlagstift 146 gegen
einen zahnradartigen Eingriffsbereich 163a für den Anschlagstift
auf der Anschlagplatte 163 und gelangt damit in Eingriff.
Somit gelangt der Anschlagstift 146 mit der Anschlagplatte 163 in
Eingriff und hält
sie. Da die Rotationsbewegung des Kupplungsnockens 140 in
diesem Zustand nicht an die Anschlagplatte 163 übertragen
wird, wird eine Rotation der Anschlagplatte 163 zusammen
mit der ersten Spindel 120 verhindert.
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Folglich wird verhindert, dass sich
die quadratische Feder 160 zusammen mit der Rotation der ersten
Spindel 120 dreht. Folglich wird verhindert, dass sich
das Ende 161 der quadratischen Feder 160 etwas
in der Rotationsrichtung der ersten Spindel 120 bewegt.
In diesem Zustand kann die quadratische Feder 160 nicht
länger
eng um den Bereich großen
Durchmessers 120a der ersten Spindel 120 gewunden
werden. Der Windungseingriff der quadratischen Feder 160 auf
der ersten Spindel 120 wird somit gelöst. Folglich wird die quadratische
Feder 160 gelockert und das Rotationsdrehmoment des Motors 113 kann
nicht von der ersten Spindel 120 zur zweiten Spindel 130 übertragen
werden, und daher dreht sich die erste Spindel 120 im Leerlauf.
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Ferner ist das linke Ende (betrachtet
in der Zeichnung) der ersten Spindel 120 mit der dritten Spindel 150 über eine
Richtungskupplung 181 verbunden. Die Richtungskupplung 181 ermöglicht eine Drehmomentenübertragung
von der zweiten Spindel 130 an die dritte Spindel 150,
wenn der Motor 113 die erste Spindel 120 und somit
die zweite Spindel 130 in einer Vorwärtsrichtung antreibt (im Uhrzeigersinn
betrachtet vom Motor 113 aus). Andererseits überträgt die Richtungskupplung 181 direkt
ein Drehmoment von der ersten Spindel 120 zur dritten Spindel 150, wenn
der Motor 113 in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird, um
die erste Spindel 120 in der Rückwärtsrichtung zu drehen (entgegen
dem Uhrzeigersinn betrachtet vom Motor 113 aus). Die Richtungskupplung 181 an
sich ist bezüglich
der Struktur bekannt, so dass daher ihre detaillierte Beschreibung abgekürzt wird.
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Der Werkzeugaufsatz 123 ist
an dem Ende der dritten Spindel 150 über ein Montagespannfutter 153 für einen
Werkzeugaufsatz befestigt. Bei der Verwendung wird eine auf einem
Werkstück 125 anzuziehende
Schraube 124 an dem Ende des Werkzeugaufsatzes 123 angebracht.
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Es werden nun die Arbeitsweise und
die Verwendung des Schraubendrehers 100 gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
erklärt.
Der Benutzer des Schraubendrehers 100 bringt eine Schraube 124 an
dem Ende des Werkzeugaufsatzes 123 an und bringt das Ende
der Schraube 124 in Kontakt mit dem Werkstück 125.
Dabei muss der Benutzer keine starke Drucklast auf die Schraube 124 aufbringen.
Im Gegensatz dazu reicht ein lediglich leichter Anschlag des Endes
der Schraube 124 gegen das Werkstück 125 aus, um das
Anziehen der Schraube durchzuführen.
In diesem Zustand betätigt
der Benutzer einen Auslöseschalter
auf dem Handgriff (in den Zeichnungen nicht speziell gezeigt), um
den Motor 113 anzutreiben. Wenn der Motor 113 betrieben
wird, nimmt die erste Spindel 120 das Rotationsdrehmoment
des Motors über
eine Ausgangswelle 113a und einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus 115 auf.
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In diesem Zustand dreht sich die
Anschlagplatte 163 zusammen mit der ersten Spindel 120 durch
die Reibung. Somit kann sich das Ende 161 der quadratischen
Feder 160 drehen, wenn sich die erste Spindel 120 dreht.
Wenn sich der Bereich großen
Durchmessers 120a der ersten Spindel 120 in der
Vorwärtsrichtung
dreht (im Uhrzeigersinn betrachtet vom Motor 113 aus),
wird die quadratische Feder 116, die entgegen dem Uhrzeigersinn
gewunden ist, eng um den Bereich großen Durchmessers 120a der
ersten Spindel 120 und dann um die zweite Spindel 130 gewunden.
Folglich wird das Rotationsdrehmoment des Motors 113 von
der ersten Spindel 120 an die zweite Spindel 130 über die
quadratische Feder 160 übertragen.
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Die quadratische Feder 160 überträgt die Rotation
der ersten Spindel 120 an die zweite Spindel 130 durch
ihre enge Windung um den Bereich großen Durchmessers 120a der
ersten Spindel 120 und die zweite Spindel 130.
Dann dreht sich der Kupplungsnocken 140 zusammen mit der
zweiten Spindel 130, und die dritte Spindel 150 nimmt
das Rotationsdrehmoment durch den Eingriff zwischen den Zähnen 141 des
Kupplungsnockens 140 und den Zähnen 151 der dritten
Spindel 150 auf. Die Rotation der dritten Spindel 150 wird
an den Werkzeugaufsatz 123 und die Schraube 124 übertragen.
Somit wird die Schraube 124 in das Werkstück 125 getrieben.
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Wenn das Anziehen der Schraube 124 eine Endstufe
erreicht und die Sitzoberfläche 124a am Kopf
der Schraube 124 auf dem Werkstück 125 liegt, überträgt der Schraubendreher 100 weiter
das Rotationsdrehmoment des Motors 113 an die Schraube 124,
die nicht weiter angezogen werden kann. Als Folge laufen die Zähne 141 des
Kupplungsnockens 140 auf die Zähne 151 der dritten
Spindel 150, wie es in 2 gezeigt
ist, und wirken der vorbelastenden Kraft der Feder 171 entgegen.
Somit bewegt sich der Kupplungsnocken 140 in Richtung auf
die erste Spindel 120 (nach rechts betrachtet in der Zeichnung)
in der Axialrichtung der zweiten Spindel 130. Dann bewegt
sich der Anschlagstift 146, der zur Bewegung zusammen mit
dem Kupplungsnocken 140 in der Axialrichtung angeordnet
ist. Dabei gelangt ein Ende 146a des Anschlagstifts 146 mit
einem Eingriffsbereich 163a für den Anschlagstift, der auf
der Anschlagplatte 163 vorgesehen ist, in Eingriff.
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Da die Rotationsbewegung des Kupplungsnockens 140 (und
der zweiten Spindel 130) nicht an den Anschlagstift 146 übertragen
wird, wie es oben beschrieben ist, wird verhindert, dass sich die
Anschlagplatte 163 zusammen mit der ersten Spindel 120 dreht,
wenn der Anschlagstift 146 mit der Anschlagplatte 163 in
Eingriff ist. Mit anderen Worten kann sich die Anschlagplatte 163 in
Eingriff mit dem Anschlagstift 146 relativ zu der ersten
Spindel 120 über
das Lager 165 drehen, wenn sich die erste Spindel 120 dreht.
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Folglich wird verhindert, dass sich
das Ende 161 der quadratischen Feder 160 in der
Rotationsrichtung der ersten Spindel 120 bewegt. In diesem Zustand
kann die quadratische Feder 160 nicht länger eng um den Bereich großen Durchmessers 120a der
ersten Spindel 120 gewunden werden. Der Windungseingriff
der quadratischen Feder 160 auf der ersten Spindel 120 wird
somit gelöst.
Folglich wird verhindert, dass das Rotationsdrehmoment des Motors 113 von
der ersten Spindel 120 zur zweiten Spindel 130 übertragen
wird, und daher dreht sich die erste Spindel 120 im Leerlauf,
ohne ein Rotationsdrehmoment an die zweite Spindel 130 zu übertragen. Somit
kann die Drehmomentenübertragung
augenblicklich beendet werden.
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Bei dem Schraubendreher 100 gemäß der repräsentativen
Ausführungsform
wird dadurch, dass die Schraube 124 auf dem Werkstück 125 einfach
in Anschlag gebracht wird und der Auslöseschalter zum Antrieb des
Motors 113 betätigt
wird, die quadratische Feder 160 rasch und eng um die erste
Spindel 120 und die zweite Spindel 130 wie oben
beschrieben gewunden. Somit wird das Rotationsdrehmoment des Motors 113 unmittelbar
an den Werkzeugaufsatz 123 und die Schraube 124 übertragen.
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Wenn das Anziehen der Schraube 124 im Wesentlichen
fertiggestellt ist und das Drehmoment beim Anziehen der Schraube über einem
vorbestimmten Bereich liegt, beginnen die Zähne 141 des Kupplungsnockens 140 auf
den Zähnen 151 der
dritten Spindel 150 zu laufen. Dann bewegt sich der Kupplungsnocken 140 in
der axialen Richtung und der Anschlagstift 146 gelangt
mit der Anschlagplatte 163 in Eingriff. Folglich wird verhindert,
dass die quadratische Feder 160 eng um die erste Spindel 120 gewunden
wird. Der Windungseingriff der quadratischen Feder 160 auf
der ersten Spindel 120 wird somit augenblicklich gelöst, so dass
eine Übertragung des
Rotationsdrehmoments des Motors 113 direkt und sicher beendet
wird.
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Gemäß der repräsentativen Ausführungsform
wird zum Übertragen
des Rotationsdrehmoments des Motors 113 von der ersten
Spindel 120 an die zweite Spindel 130 die quadratische
Feder 160 verwendet. Bei der Übertragung des Rotationsdrehmoments
des Motors 113 durch die quadratische Feder 160 kann
eine Einrichtung 145 zum Aufheben der Drehmomentenübertragung
geeignet eine Drehmomentenübertragung
als Antwort auf das Anzugsdrehmoment ausheben. Daher ist es nicht
erforderlich, dass der Benutzer des Schraubendrehers eine starke
Drucklast auf den Schraubendreher aufbringt, wie bei der herkömmlichen
Technik, um die Rotationselemente miteinander in Eingriff zu bringen.
Somit kann das Anziehen der Schraube effizient und einfach durchgeführt werden.
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Insbesondere bei einer Schraube,
wie bei einer Kreuzgelenkverbindung, die in einem verhältnismäßig engen
Arbeitsraum angezogen wird, kann es für den Benutzer eines herkömmlichen
Schraubendrehers schwierig werden, kontinuierlich eine Drucklast
auf den Schraubendreher während
des Anziehens der Schraube aufzubringen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es jedoch nicht erforderlich, eine starke Drucklast auf den
Schraubendreher in der Schraubenanzugsrichtung aufzubringen, um
das Rotationsdrehmoment des Motors 113 aufzubringen. Folglich
kann die Drehmomentenübertragung
selbst in diesem Fall effizient durchgeführt oder angehalten werden.
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- 100
- Schraubendreher
- 110
- Motorgehäuse
- 110a
- Hülse
- 111
- Zahnradgehäuse
- 112
- Körper
- 113
- Motor
- 115
- Geschwindigkeits-Reduktions-Mechanismus
- 116
- Untersetzungszahnrad
- 120
- erste
Spindel (erstes Rotationselement)
- 120a
- Bereich
großen
Durchmessers
- 120b
- Bereich
kleinen Durchmessers
- 123
- Werkzeugaufsatz
(Werkzeug)
- 124
- Schraube
- 124a
- Sitzoberfläche am Kopf
- 125
- Werkstück
- 130
- zweite
Spindel (zweites Rotationselement)
- 132
- Vertiefung
- 140
- Kupplungsnocken
(Kupplungselement)
- 141
- Zähne
- 143
- Stahlkugel
- 145
- Einrichtung
zum Auflieben einer Drehmomentenübertragung
- 146
- Anschlagstift
- 146a
- Ende
des Anschlagstifts
- 150
- dritte
Spindel (drittes Rotationselement)
- 151
- Zähne
- 153
- Montagespannfutter
für den
Werkzeugaufsatz
- 160
- quadratische
Feder (Drehmomentenübertragungsfeder)
- 161
- Ende
der quadratischen Feder
- 163
- Anschlagplatte
- 163a
- Eingriffsbereich
für den
Anschlagstift
- 165
- Lager
- 171
- Feder
- 172
- Justiereinrichtung
für die
Vorspannkraft der Feder
- 173
- Justierring
für das
Drehmoment
- 175
- Justierstift
für das
Drehmoment
- 177
- Justierhülse für das Drehmoment
- 179
- Stützunterlegscheibe
für die
Feder
- 181
- Richtungskupplung