-
Die
Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Schraubhandwerkzeug
mit einem Gehäuse,
einem an diesem anbringbaren Tiefenanschlag, einem Antriebsmotor,
einer axial versetzbaren Werkzeugspindel, die mit einer Werkzeugaufnahme
wirkgekoppelt ist und einer zwischen Antriebsmotor und Werkzeugspindel
angeordneten Drehmomentkupplung, beispielsweise in Form einer Klauenkupplung,
die einen motorseitigen Kupplungsteil und einen mit der Werkzeugspindel
drehfest verbundenen werkzeugseitigen Kupplungsteil aufweist. Beide
Kupplungsteile sind miteinander in Eingriff bringbar und die Werkzeugspindel
ist durch eine Kupplungsfeder von dem motorseitigen Kupplungsteil
weg vorgespannt.
-
Derartige
Schraubhandwerkzeuge haben den Vorteil, dass durch den Tiefenanschlag
eine bestimmte Einschraubtiefe für
ein zu montierendes Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine
insbesondere selbstschneidende Schraube, eingestellt werden kann.
Sobald der Tiefenanschlag an einer Oberfläche zur Anlage kommt, in die
das Befestigungsmittel eingedreht wird, werden die beiden Teile
der Drehmomentkupplung getrennt und damit der Einschraubvorgang
gestoppt.
-
Aus
der
DE 198 45 024 ist
ein Schraubhandwerkzeug bekannt, bei dem die Drehmomentkupplung
durch eine Klauenkupplung mit Eingriffsnocken gebildet ist. Dabei
ist der werkzeugseitige Kupplungsteil der Klauenkupplung in axialer
Richtung formschlüssig
an der Werkzeugspindel festgelegt. Sobald bei diesem Schraubhandwerkzeug
während einem
Einschraubvorgang der Tiefenanschlag an der zu bearbeitenden Oberfläche anstösst, wird
der werzeugseitige Kupplungsteil zusammen mit der axial verschiebbaren
Werkzeugspindel durch eine Federkraft gegenüber dem Gehäuse in Einschraubrichtung weiterbewegt.
Bei dieser Relativbewegung gegenüber
dem Gehäuse
wird der werkzeugseitige Kupplungsteil von dem motorseitigen Kupplungsteil
wegbewegt bis beide Kupplungsteile ausser Eingriff stehen. In diesem
Moment ist der Einschraubvorgang gestoppt.
-
Nachteilig
an dieser bekannten Vorgehensweise ist, dass die Nachführbewegung
der Werkzeugspindel durch das Federelement und damit die Trennung
der beiden Kupplungsteile relativ langsam erfolgt. Hierdurch werden
die beiden Kupplungsteile über
eine gewisse Zeit in der Art zweier Ratschenelemente zueinander
bewegt, wobei die Eingriffsnocken relativ zueinander verdreht werden
und dadurch wiederkehrend aneinander schlagen. Dies hat eine unangenehme
Geräuschentwicklung
sowie einen hohen Verschleiss der Kupplungsteile zur Folge.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schraubhandwerkzeug
mit Drehmomentkupplung die genannten Nachteile zu vermeiden und
einen höheren
Bedienungskomfort sowie eine längere
Lebenszeit zu gewährleisten.
-
Erfindungsgemäss wird
die Aufgabe dadurch gelöst,
dass das werkzeugseitige Kupplungsteil gegenüber der Werkzeugspindel ein
axiales Bewegungsspiel aufweist und mit einem von der Kupplungsfeder
getrennten Bewegungsgeber mechanisch gekoppelt ist.
-
Hierdurch
ist es möglich,
den werkzeugseitigen Kupplungsteil im Rahmen des axialen Bewegungsspieles
unabhängig
von der Werkzeugspindel zusätzlich
zu bewegen. Dabei kann der Bewegungsgeber so ausgestaltet werden,
dass eine schnellere Trennung der Drehmomentkupplung erzielt wird. Hierdurch
kann einerseits die Geräuschentwicklung bei
der Trennung reduziert werden, was den Bedienungskomfort für den Benutzer
erhöht,
und andererseits die Lebenszeit der Drehmomentkupplung und des Schraubhandwerkzeuges
insgesamt verlängert werden.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Bewegungsgeber durch ein Sprungwerk gebildet, das bei Überschreitung
einer Totpunktposition von einer ersten Ruheposition weg selbsttätig in eine
zweite Ruheposition und bei Überschreitung
der Totpunktposition von der zweiten Ruheposition weg selbsttätig in die
erste Ruheposition springt. Durch die Verwendung des Sprungwerkes
ist es möglich,
den werkzeugseitigen Kupplungsteil in Abhängigkeit von der Positionierung
der Werkzeugspindel gegenüber
dem Gehäuse
und im Rahmen des axialen Spieles auf der Werkzeugspindel zwischen
einer ersten und einer zweiten Position hin- und herspringen zu
lassen. Dabei ist mit dem Begriff Sprungwerk eine Vorrichtung bezeichnet,
die in einer stabilen Ruheposition eine Bewegungskraft speichert und
die bei Verbringen in eine Auslösestellung
selbsttätig
auslöst
und eine sprunghafte Bewegung in eine andere Ruheposition vollzieht.
Somit ist es möglich, die
sprunghafte Bewegung des Sprungwerkes für eine schnelle Trennung der
Kupplungsteile zu nutzen, wodurch die Geräuschentwicklung stark reduziert
werden kann. Solange der Tiefenanschlag während dem Schraubvorgang noch
nicht in Anlage mit der zu bearbeitenden Oberfläche gekommen ist, ist der motorseitige
Kupplungsteil dagegen durch das Sprungwerk in eine Ruheposition
vorgespannt, in der er gegen den motorseitigen Kupplungsteil gedrückt wird.
Auf diese Weise ist bis zur Anlage des Tiefenanschlages ein sicherer
Eingriff der Kupplungsteile gewährleistet.
-
Vorteilhafterweise
steht das werkzeugseitige Kupplungsteil in der Totpunktposition
des Sprungwerkes mit dem motorseitigen Kupplungsteil gerade noch
in Eingriff. Auf diese Weise erreicht man, dass der werkzeugseitige
Kupplungsteil durch das Sprungwerk besonders schnell über die
Relativposition zum motorseitigen Kupplungsteil hinweg verschoben
wird, in der die Eingriffsmittel und Gegeneingriffsmittel aneinander
Reiben. Zudem wird auf diese Weise das Bewegungspotential des Sprungwerkes für eine relativ
grosse Distanzierung der Kupplungsteile genutzt, was eine klare
und sichere Trennung der beiden Kupplungsteile gewährleistet.
-
Bevorzugterweise
weist das Sprungwerk mindestens ein bistabiles C-förmiges Federelement auf,
dessen Enden gegenüber
dem Gehäuse
vollständig
festgelegt sind. Hierdurch erhält
man in einfacher Weise ein zuverlässig arbeitendes Sprungwerk.
-
Vorteilhafterweise
ist das Federelement aus einem Draht geformt, wodurch das Sprungwerk
mit geringen Kosten herstellbar ist.
-
Ferner
ist vorteilhafterweise auf der Werkzeugspindel ein Sicherungsring
festgeklemmt, der einen Anschlag für den werkzeugseitigen Kupplungsteil
in Richtung des motorseitigen Kupplungsteiles bildet und an dem
das Federelement anliegt. Hierdurch lässt sich das Bewegungsspiel
des werkzeugseitigen Kupplungsteils besonders leicht einstellen. Zudem
können
die Herstellungskosten durch die doppelte Lagerfunktion des Sicherungsringes
gering gehalten werden.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 einen
Schnitt durch den vorderen Teil eines erfindungsgemässen Schraubhandwerkzeuges,
-
2 eine
Ansicht eines Sprungwerkes des Schraubhandwerkzeuges nach 1
-
3 eine
Draufsicht auf ein bistabiles Federelement des Sprungwerkes nach 2,
-
4 einen
Schnitt durch den oberen Teil einer Drehmomentkupplung des Schraubhandwerkzeuges
nach 1 in eingerasteter Position,
-
5 einen
Schnitt durch den oberen Teil der Drehmomentkupplung nach 4 in
einer Totpunktposition und
-
6 einen
Schnitt durch den oberen Teil der Drehmomentkupplung nach 4 in
einer getrennten Position.
-
1 zeigt
einen Schnitt durch den vorderen Teil eines elektrisch betriebenen
Schraubhandwerkzeuges 2, wie beispielsweise einem Akkuschrauber, mit
einem Gehäuse 4.
An dem vorderen Ende des Gehäuses 4,
bezogen auf eine Arbeitsrichtung A des Schraubhandwerkzeuges 2,
ist ein hülsenförmiger Tiefenanschlag 6 verstellbar
gehalten. Dieser umgibt das in Arbeitsrichtung A stehende vordere
Ende einer Werkzeugspindel 8, an dem ein Werkzeugbit 10 in
einer Werkzeugaufnahme 11 befestigt ist. Das Werkzeugbit 10 greift
in ein Befestigungsmittel 12 in Form einer Schraube, die
in eine zu bearbeitende Oberfläche 14 eingedreht
werden soll.
-
Die
Werkzeugspindel 8 ist über
eine Drehmomentkupplung 16 mit einer Antriebswelle 18 trennbar
wirkgekoppelt, die von einem schematisch dargestellten Motor 20 angetrieben
ist. Hierzu weist die Drehmomentkupplung 16 einen motorseitigen Kupplungsteil 22 auf,
der auf der Werkzeugspindel 8 gegenüber dieser verdrehbar gelagert
ist und der von der Antriebswelle 18 angetrieben ist.
-
Ferner
weist die Drehmomentkupplung 16 einen werkzeugseitigen
Kupplungsteil 24 auf, der an der Werkzeugspindel 8 drehfest
und mit einem axialen Bewegungsspiel a gegenüber der Werkzeugspindel 8 gehalten
ist. Hierzu ist der werkzeugseitige Kupplungsteil 24 zwischen
einer durch eine Durchmesserreduzierung hergestellte Anschlagfläche 26 und
einem an der Werkzeugspindel 8 festgeklemmten Sicherungsring 28 drehfest
geführt.
-
Zur
Drehmomentübertragung
zwischen beiden Kupplungsteilen 22, 24 weist das
motorseitige Kupplungsteil 22 klauenförmige Eingriffsmittel 30 auf, die
in Richtung des werkzeugseitigen Kupplungsteiles 24 ragen.
An dem werkzeugseitigen Kupplungsteil 24 sind entsprechend
klauenförmige
Gegeneingriffsmittel 32 ausgeformt, die mit den Eingriffsmitteln 30 des motorseitigen
Kupplungsteiles 22 entgegen einer Federkraft einer Kupplungsfeder 34 in
Eingriff bringbar sind.
-
Die
Kupplungsfeder 34 ist dabei durch eine kegelstumpfförmige Schraubenfeder
gebildet, die mit ihrem grösseren
Durchmesser an dem motorseitigen Kupplungsteil 22 und mit
ihrem kleineren Durchmesser am Sicherungsring 28 anliegt.
Auf diese Weise ist die Werkzeugspindel 8 über den
Sicherungsring 28 durch die Kupplungsfeder 34 weg
von dem motorseitigen Kupplungsteil 22 vorgespannt.
-
Getrennt
von der Kupplungsfeder 34 ist ein, insbesondere in 2 dargestellter,
zusätzlicher
Bewegungsgeber in Form eines Sprungwerkes 36 vorgesehen,
das zwei bistabile C-förmige
Federelemente 38 aufweist, deren Enden jeweils an einem
gehäusefesten
Lagerstift 40 festgespannt sind, wie insbesondere aus 3 zu
entnehmen ist. Beide C-förmigen
Federelemente 38 sind aus einem Draht geformt und greifen
mit einem Stellabschnitt 42 in eine am Umfang des werkzeugseitigen
Kupplungsteiles 24 ausgeformte Ringnut 44.
-
Wie
aus 3 zu entnehmen ist, weist jedes der beiden C-förmigen Federelemente 38 eine
erste Ruheposition R1 auf, in der dieses eine Wölbung ausbildet, die entgegen
der Arbeitsrichtung A ausgerichtet ist. Durch äussere Kraftaufbringung kann
das Federelement 38 in die durch eine strich-punktierte Achse
dargestellte Totpunktposition T verbracht werden. Sobald das C-förmige Federelement 38 ein
klein wenig über
diesen Totpunkt hinaus bewegt wird, springt es selbsttätig in eine
zweite, durch eine strich-2fach-punktierte Achse dargestellte, Ruheposition
R2, in der das C-förmige
Federelement 38 eine Wölbung
in Arbeitsrichtung A ausformt.
-
Die
Funktionsweise der C-förmigen
Federelemente 38 während
eines Schraubvorganges wird nachfolgend in Zusammenhang mit den 4 bis 6 näher beschrieben.
-
Vor
Beginn des Schraubvorganges nimmt das Schraubhandwerkzeug 2 die
in 1 gezeigte Position ein. Hierin sind die beiden
Kupplungsteile 22, 24 durch die Kupplungsfeder 34 soweit
voneinander getrennt, dass deren Eingriffsmittel 30 und
Gegeneingriffsmittel 32 ausser Eingriff stehen. Dabei wird
der werkzeugseitige Kupplungsteil 24 durch das sich in
der zweiten Ruheposition befindliche Federelement 38 zusätzlich von
dem motorseitigen Kupplungsteil 22 weggedrückt. Folglich
ist in dieser Position keine Drehmomentübertragung vom Motor 20 über die
Antriebswelle 28 auf die Werkzeugspindel 8 möglich.
-
4 zeigt
die obere Hälfte
der Drehmomentkupplung 16 in einer Stellung zu Beginn des Schraubvorganges,
in der das Befestigungsmittel 12 durch die bedienende Person über das
Schraubhandwerkzeug 2 gegen die Oberfläche 14 gepresst wird.
Durch den Anpressdruck wird die Werkzeugspindel 8 gegenüber dem
Gehäuse 4 entgegen
der Arbeitsrichtung A gegen die Federkraft der Kupplungsfeder 34 nach
hinten verschoben. Zusammen mit der Werkzeugspindel 8 wird
auch der werkzeugseitige Kupplungsteil 24, durch Anliegen
an der Anschlagfläche 26 der
Werkzeugspindel 8, in Richtung des motorseitigen Kupplungsteiles 22 verschoben, bis
die Eingriffsmittel 30, wie dargestellt, mit den Gegeneingriffsmitteln 32 in
Eingriff stehen.
-
Zusätzlich wird
mit dem werkzeugseitigen Kupplungsteil 24 auch der Stellabschnitt 42 des
Federelementes 38 bewegt, der aus der ersten Ruheposition
R1 heraus über
die Totpunktposition T hinaus verschoben wird. Unmittelbar nach
Durchlaufen der Totpunktposition T springt dabei das Sprungwerk 36 selbsttätig in die
zweite Ruheposition R2 und drückt über den
Stellabschnitt 42 das werkzeugseitige Kupplungsteil 24 gegen
den motorseitigen Kupplungsteil 22.
-
Hierdurch
kann nun ein Drehmoment vom Motor 20 über die Antriebswelle 18 und
die Drehmomentkupplung 16 auf die Werkzeugspindel 8,
das Werkzeugbit 10 und das daran angeordnete Befestigungsmittel 12 sicher übertragen
werden. Infolge dieses übertragenen
Drehmomentes dringt das Befestigungsmittel 12 zunehmend
in die Oberfläche 14 ein, bis
der Tiefenanschlag 6 an dieser in Anlage kommt.
-
Durch
die Anlage des Tiefenanschlages 6 an der Oberfläche 14 wird
kein Anpressdruck mehr an die Werkzeugspindel 8 weitergegeben.
Diese bewegt sich daher lediglich infolge der Vorspannung durch die
Kupplungsfeder 34 weiter in Arbeitsrichtung A von dem motorseitigen
Kupplungsteil 24 weg. Dabei verschiebt sich der werkzeugseitige
Kupplungsteil 24 im Rahmen des axialen Bewegungsspieles a gegenüber der
Werkzeugspindel 8 und kommt nun an dem Sicherungsring 28 zur
Anlage. Durch diese Anlage wird nicht nur der werkzeugseitige Kupplungsteil 24 zusammen
mit der Werkzeugspindel 8 sondern auch der Stellabschnitt 42 des
Federelementes 38 über das
werkzeugseitige Kupplungsteil 24 aus der Ruheposition R1
heraus durch die Kupplungsfeder 34 verschoben.
-
In 5 ist
nun die Stellung der Drehmomentkupplung 16 gezeigt, in
der bei dieser Verschiebung des Stellabschnittes 42 die
Totpunktposition des Sprungwerkes 36 durchschritten wird.
In diesem Zeitpunkt ist eine minimale Eingreiftiefe b zwischen den
Eingriffsmitteln 32 und den Gegeneingriffsmitteln 32 vorhanden,
so dass noch eine Drehmomentübertragung
zwischen Antriebswelle 18 und Werkzeugspindel 8 erfolgt.
-
Sobald
der Stellabschnitt 42 die Totpunktposition durchlaufen
hat, wird das Federelement 38 ausgelöst. Dabei wird die von dem
Federelement 38 in der ersten Ruheposition R1 gespeicherte
Bewegungsenergie schlagartig freigegeben, wodurch der Stellabschnitt 42 in
die zweite Ruheposition R2 springt, wie in 6 dargestellt.
Bei dieser Bewegung des Stellabschnittes 42 nimmt dieser
den werkzeugseitigen Kupplungsteil 24 mit, der sich dabei
im Rahmen des axialen Bewegungsspieles a in Arbeitsrichtung A verschiebt.
Hierdurch werden die Eingriffsmittel 30 des werkzeugseitigen
Kupplungsteiles 24 sprungartig von den Gegeneingriffsmitteln 32 des motorseitigen
Kupplungsteiles 22 getrennt.
-
Durch
die beschriebene sprungartige Relativbewegung des werkzeugseitigen
Kupplungsteiles 24 zum motorseitigen Kupplungsteil 22 kommt
es zu einer geräusch-
und reibungsarmen Trennung der Drehmomentkupplung 16 beziehungsweise
zum Stoppen der Drehmomentübertragung.
Somit kann mit dem erfindungsgemässen
Schraubhandwerkzeug 2 ein höherer Bedienungskomfort und
eine längere
Betriebszeit erzielt werden.