DE1478809A1

DE1478809A1 - Motorisch angetriebener Drehschlagschrauber

Info

Publication number: DE1478809A1
Application number: DE19621478809
Authority: DE
Inventors: Wanner Dipl-Ing Karl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1962-09-15
Filing date: 1962-09-15
Publication date: 1969-02-20
Also published as: GB1043387A

Description

P 3Λ 78 809.1
H.-Nr. 7861

Anlage zur
Patent- und
GebrsuchsmusterMlfs

ROBEHI? BOSCH GMBH, Stuttgart W_s Bgeitscheiästrasse

Motorisch angetriebener Drehschlagschrauber

Die Erfindung bezieht sieb auf einen in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen motorisch, insbesondere elektromotorisch» antreibbaren Drehschlagschrauber sum Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen, bei dem zwischen einem, mit dem Schraubwerkzeug, beispielsweise einem Steckschlüssel, verbundenen Amboss und einer vom lotor angetriebenen, gleichachsig zum Amboss angeordneten v^elle eine mit dem Amboss über Klauen kuppelbare, als Hammer dienende Schwungmasse angeordnet ist, die in begrenztem -lusmass dreh- und ISngsverschiebbar geführt ist mit Hilfe zweier diametral zur ilntriebswellenachse angeordneter, jeweils teils; in

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die Antriebswelle, teils in die Schwungmasse eingreifender Kupplungskugeln, von denen Jede in, einer schräg zur Antriebswellenachse verlaufenden Fut geführt ist und bewirkt,dass nach Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentes am Ccbraubwerkzeug die vor federn Cchlag hinter der Antriebswelle zurückbleibende Schwungmasse rieh unter gleichzeitigem Spannen einer Druckfeder auf der Antriebswelle lün.'-sversehiebt und nach Lösen ihrer fclauenverbindung: mit dem Amboss unter !Entspannen der Feder stark beschleunigt nachläuft unö mit dem Amboss wieder gekuppelt wird.

Bei bekannten Drehschlaggeräten dieser Art sind zur Führung der Kupplungskugeln in die Antriebsrolle zwei V-förmige Nuten eingeschliffen, deren spitzwinklig sich vereinigende Hutäste eine gleiche Länge haben und symmetrisch zu der durch die Achse der Antriebswelle gehenden ITbene verlaufen. Beim Anziehen von rechtsgängigen Cchrauben läuft jede Eupplun^slrugel in ihrem bei Blickrichtung auf das Schraubv:erk?;eug rechtsgängig gegen das Getriebe ansteigenden Aste der zugehörigen V-Nut. Der Steigungswinkel der schraubenlinienförmigen Futäste muss sorgfältig auf die Stärke der druckfeder, die Drehzahl der Antriebswelle und die Drehmasse des Hammers abgestimmt werden, damit der Hammer bei seiner gegen den Amboss gerichteten Vorwärtsbewegung diese in Bezug auf die Antriebswelle möglichst genau in demjenigen Augenblick beendet, in welchem die Klauen des Hammers zur tbertragung eines Drehschlages auf den Ambossklauen auftreffen. Beim Aufschlag der Hammerklauen gibt die als rammer dienende Schwungmasse ihre Drehenergie an den Amboss ab, solange die anzuziehende Schraubverbindung noch einen genügend grossen .Drehweg zulässt. V/enn jedoch beispielsweise eine anzuziehende Schraube mit ihrem Kopf bereits aufsitzt und sich daher bei jedem Schlag nur noch um einen kleinen Drehwinkel weiterdrehett läftfc» entsteht beim ^xiuftreffen des Hammers auf den Amboss ein mit zunehmendem Anzug der Schraube grosser* werdender Rückprall des Hammers. Dadurch vergrössert sich die Jielativgeschwindigkeit

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sehen äer Antriebswelle und dem Hammer erheblich. Die Folge da-"von ist, dass bei derartigen harten Ochraubfallen oder bei Verwendung eines zwischen dem Amboss und dem Schraubwerkzeug, beispielsweise einem Steckschlüssel, angeordneten, zur Drehmomentbegrenzung dienenden TOrsionsstabes die Kupplungskugeln am lade ihres zugehörigen Hutastes auflaufen. Hierdurch entstehen erhebliche axiale i/"assenkräfte, die das Drehsehlaggerät in der Hand des bedienenden Arbeiters sehr unruhig machen und sich ausserdem auf das Schlagwerk und vor allem auf das Getriebe und den Antriebsmotor zerstörend auswirken. Als weitere nachteilige Folge tritt ein ungleichmässiges Arbeiten des Schlagwerkes mit erheblich ■wechselnder Schlagstärke des Hammers und unterschiedlich grosser Eingriffstiefe der Hammerklauen in die Ambossklauen ein·

Diese Nachteile lassen sich bei Drehschlaggeräten der eingangs beschriebenen Art dadurch vermeiden, dass gemäss der Erfindung diejenige Schrägnut, in der sich die zugehörige Kugel beim Anziehen von Schraubverbindungen bewegt, in die Antriebswelle eingeschnitten ist, wohingegen die zur Führung dieser Kugel in entgegengesetzter Drehrichtung dienende andere Nut'in der Bohrung des auf der Antriebswelle geführten Hammers befindet.

Zweekmässigerweise werden bei Drehschlaggeräten, die zum Anziehen von rechtsgängigen Schrauben bestimmt sind, die gegen den Antriebsmotor hin rechtsgängig ansteigenden Nuten in der Antriebswelle vorgesehen. Da bei dieser Anordnung die Nuten auf dem Umfang der Antriebswelle um 180° versetzt liegen, ergibt sich keine Schwierigkeit, wenn diese Nuten nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung so lang gemacht werden, daß sie sich über einen tJmfangsv/inkel von mehr als 180°, vorzugsweise über etwa 200° erstrecken.

Keltere Einzelheiten und zweckmässige v/eiterbildungen der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellen Aus-

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fiihrungsbeispiels₉ eines Elektroschraubers, näher beschrieben und erläutert.

ITs zeigt:

Pig» 1 den .Flektroschrauber teils im Längsschnitt und teile in der Ansicht.

Fig. 2 den Hammer mit zwei EupplungscB im Längsschnitt und

Fig„ 3 in der Ansicht auf seine die Kupplungsklauen tragende Stirnseite,

Fig. 4 die zugehörige Antriebswelle mit zwei eingeschliffenen, erfindungsgemäss gestalteten Hüten in der Ansicht von der Seite.

Pig. 5 zei£it die Abwicklung der Nuten .der Antriebswelle nach Fig« 4 und

Fig, 6 die Abwicklung der zugehörigen Steuerkurven im Hammer nach den Fig. 2 und 5.

Das Drehschlaggerät hat ein aus erhärtendem Isolierstoff gepresstes Motorgehäuse IC, das gleichzeitig als Handgriff dient. In die offene Stirnseite des I'otorgehäuses ist ein Getriebegehäuse 11 eingesetzt, gegen dessen Getriebedeckel 12 das mit 13 bezeichnete ßehlagwerksgebäuse festgespannt ist. Bas Motorgehäuse nimmt einen als Antrieb des Schraubers dienenden Kurzschlussläufer-Elektromotor auf, der in der Zeichnung nur andeutungsweise dargestellt und zum Anschluss an ein 2CO Hz-Drehstromnetz bestimmt istο Seine Ankerwelle 14 ragt in das Getriebegehäuse hinein« Tin Ritzel 15 am freien Ende der Ankerwelle kämmt mit einem Zahnrad 16, das zusammen mit einem Zahnrad 18 auf einer Vorgelegewelle 17 sitzt. Das Zahnrad 18 gretft in ein Zahnrad 20 ein. Dieses ist auf eines der beiden landen einer !"eile 21 aufgezogen, die auf ihrem an das Zahnrad angrenzenden Abschnitt im Getriebedeckel mit Kugeln 22 gelagert ist und auf ihrem in das Schlagwerksgehäuse

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13 hineinragenden Abschnitt eine mit radial abstehenden Klauen 23 versehene Kupplungsnabe 24 trägt.

Gleichachsig zur "/eile 21 ist im SchlagwerksgehHuse 13 Schlagwerk untergebracht, das im wesentlichen aus einer als Hammer die« nenden Schwungmasse 26 mit zwei Klauen 27, 28, einem im Kopf des ßöhlagwerksgehäuses geführten Amboss 29 mit Gegenklauen 30» 31» ' einer Antriebswelle 32 für die Schwungmasse, einer Schlagfeder sowie zwei Kupplungskugeln 34a und 34b besteht, von denen $eae in einer in die Antriebswelle eingeschnittenen Sehrägnut 35a bzw. 35b geführt ist* Die Antriebswelle 32 ist mit ihrer zentralen Längsbohrung 36 lose auf den vorderen Abschnitt der Welle 21 aufgeschoben und findet ihr anderes Lager in einer Längsbohrung 38 im Amboss, in den sie mit ihrem abgesetzten lindabschnitt 39 hineinsticht. Die gleichachsig zur Antriebswelle angeordnete Schwungmasse 26 hat ein dickwandiges Bodenstück #6·mit einer geschliffenen Bohrung 41, mit der sie auf der Antriebswelle verdreh- und längsverschiebbar geführt ist.

Die Schlagfeder 33 stützt sich an ihrem oberen Ende gegen eine auf die Antriebswelle lose aufgeschobene Nabe 42 ab, die ihr v.'iaerlager an einem Bund 43 der Antriebswelle 32 findet und mit ihrem kragenförmigen Rand 44 an der Bohrungswand 45 der Schwungmasse anliegt und diese an ihrem getriebeseitigen "Ende auf der Antriebswelle fübrt. Mit ihrem unteren Ende drückt die Schlagfeder gegen den Boden ¹^der .Schwungmasse und ist bestrebt, diese in der gezeichneten Ausgangsstellung zu halten oder sie dorthin zurückzuführen. Die Fugein verhindern mit ihrem über den Umfang der Antriebswelle 32 vorstehenden Teil, mit dem sie in $e eine in die Bohrung 41 der Schwungmasse eingeschliffene, ebenfalls schräg zur Antriebswellenachse' verlaufende bei entgegengesetzter Antriebsdrehrichtung als'Steuerkante für den Lösevorgang dienende Hohlkehle 46a baw, 46b eingreifen, dass sich die Schwungmasse unter dem Druck der Fedor 33 weiter gegen den Amboss hin verschieben kann. Eine üshraubenfeder 47, <3ie einerseits gegen die Stirnseite am Endäb-

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schnitt der IVeIIe 21 anliegt und sich andererseits gegen den Grund der Längsbohrung 36 in der Antriebswelle 32 abstützt, ist bestrebt, die Antriebswelle 32 in der gezeichneten Ruhelage zu halten oder dorthin zurückzuführen, bei welcher die an dem Bund 43 der Antriebswelle 32 sitzenden Mitnehmerklauen ,4-9* ausserhalb des Drehbereiches der Klauen 23 der Mitnehmernabe 24· bleiben und von dieser daher nicht mitgenommen werden können.

Zum Einschrauben einer in der Zeichnung nicht dargestellten rechtsgängigen Schraube wird auf den am Amboss 29 sitzenden Vierkant 48 ein ebenfalls nicht dargestellter Steckschlüssel aufgesetzt und der Antriebsmotor des Drehschlaggeräts an das elektrische Stromnetz angeschlossen. Bei genügendem Längsdruck kann sich der Amboss 29 samt dem übrigen Schlagwerk entgegen der Kraft der Schraubenfeder 47 soweit in das Schlagwerksgehäuse hineinverschieben, dass die Klauen 49 der Antriebswelle 32 in den Bereich der an der Mitnehmernabe 22 sitzenden Klauen 23 gelangen. Dadurch wird die Antriebskraft von der zunächst mit gleichmässiger geschwindigkeit umlaufenden, durch die Schlagfeder 33 in der gezeichneten Ausgangslage auf der Antriebswelle gehaltenen Schwungmasse 26 auf den Amboss 29 und das nicht dargestellte Schraubwerkzeug übertragen, ohne dass es zur Ausführung von Drehschlägen kommt.

Sobald aber der beim Eindrehen der Schraube entstehende V/iderstand so stark angewachsen ist, dass die Schlagfeder 33 die Schwungmasse 26 in der in B¹Ig₀ l dargestellten Relativlage zur Antriebswelle 32 nicht mehr zu halten vermag, bleibt die Schwungmasse hinter der sich weiterdrehenden Antriebswelle zurück, wobei- die Schwungmasse sich gleichzeitig unter Spannen der Schlagfeder gegen das Getriebe hin längs verschiebt. Dies erfolgt in der Weise, dass die Kupplungskugel 34a bei der in 3?ig. 3 mit einem Pfeil,-«angedeuteten Antriebsdrehrichtung der ¹TeIIe aus der tiefsten Zone 50 sich in Richtung auf das "Rnde 51 der Hut 35a abrollt, sich gleich

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■ zeitig auch entlang des achsparallel verlaufenden Teils der von der Hohlkehle 46a gebildeten Steuerkante abstützt und dabei die Schwungmasse so weit aus der Eingriffsstellung ihrer Klauen 2? und 28 mit den Ambossklauen 30 und 31 herauszieht, bis scblieselich die Hammerklauen 27 und 28 über die Arabossklauen wegrutschen können- Gobald sie über die Stirnfläche der Ambossklauen weggeglitten sind, erlauben sie es, dass die gespannte Schlagfeder ;53 sich wieder entspannt, wobei die Kupplungskugeln sich in Richtung der tiefsten Zone 50 ihrer zugehörigen Scbrägnut 35a bzw. 35b zurückbewegen und dabei der Schwungmasse eine starke Drehbeschleunigung erteilen. V'ährend dieses Beschleunigungsvorganges gleitet die Schwungmasse mit ihrer Bohrung 41 auf der Mantelfläche der Antriebswelle 32 gegen den Amboss nach vorne. Sie holt dabei, da sie durch die Kraft der Feder 33 stark beschleunigt wird, die sich mit gleichmässiger Geschwindigkeit weiterdrehende Antriebs- ' welle 32 ein, bis öle Kupplungskugeln 34a und 54b den Hutgrund 50 nahezu erreicht haben. In diesem Augenblick schlagen die Hammerklauen 27 und 28 auf die Ambossklauen 30 und 31 mit erheblicher "^rucht auf und erteilen dem Amboss und der mit diesem verbundenen, anzuziehenden Schraube einen starken tangentiellen Drehschlag. Wenn zwischen der Schraube und dem Ambossvierkant 48 keine torsionselastischen Glieder vorgesehen sind, dreht sich die Schraube unter weiterer Zunahme des Kindrehwiderstandes um einen solchen Brehwinkel weiter, bis die ".Vucht der Schwungmasse aufgebraucht ist. Dann kann das beschriebene Spiel von neuem beginnen.

"*enn die Schraube mit ihrem Schraubenkopf auf die Unterlage, in die sie eingezogen wird, auflauft und dabei ein den weiteren Drehs chi'.igen erheblich gesteigertes '"/iderrtandsdrehmoment entgegensetzt, erfolrrfc die Kraftübertragung von der Schivungmasse 26 auf den Amboss ?9 zunehmend in Form eines elastischen Stossee, bei welchem

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die aufschlagende Schwungmasse nach jedem TJrehncblag starker i-.urückjarallt« Damit die ßcfrvuncmasse in der bei der üinschraubdreliriohtung benutzten Nut 35a weit genug zurückschwingen kann, ißt djc-pe Nut Pjefrenvber den bekannten Anordnungen erheblich verlö.rjpert. '^rije die in J?i{5« 5 dargestellte Abwicklung der Nuten 55a und 5'ib ο entlieh erkennen Ia¹St, verlaufen diese Nuten über einen ümf;ingr.;*'iiil.:ol von et'va TCO⁰. Beim Anziehen von Schraubverbindungen kann daher Jede der I'upplungekugeln in ihrer Nut um 2CO beim Spannen der Suhlagfsder 33 hinter der Antriebswelle zurückbleiben, ohne GBf;i5 sie am ^vnc"e 51 der Nut aufläuft. Durch diesen großen Drehrinkel ist es «iöglich, auch in sehr herten Schraubfallen ein Auflaufen der Fupplun££ku£eln 34 beim Rückprall des Hammers und damit eine ruckarti^re Mitnahme des Hammers durch die Antriebewelle zu vorhindern, Dies ist besonders wichtig, wenn zur Begrenzung des auf die onzur.iehende Gehraubverbindung ausgeübten Drehschlagmomentes, z,.H. beim Anziehen von Cchrauben mit kleinerem zulässigen Anzucerncment, zwischen dem Vierkantkopf 48 des Ambosses und dem an der anzuziehenden '."chrnube angreifenden ".'erkzeug ein Tors ions fed er-Bta >) helvannter Art \^rervendet wird. Derartige '^oreionsfederntabe können einen mit zunehmender -tablänge n-^össer werdenden Teil der b?33 Jedem ^rehschlag ausgeübten T'rehschlagenergie durch elastische Verdrehung aufnehmen, vas Jedoch den Nachteil mit eich bringt, dass dann die im Tornicnpfederstab gespeicherte T)rehencr;rie in einem umso stärkeren Rückprall der Schwungmasse in unmittelbarem Anschluss an den ^rebr-ehlag in i rnchoinung tritt. 3a zum Lösen der-rtiger Schraubverbindungen koine Tore i ons fed er;-: tab e verwendet werden und beiri Lösevorgang nusserdem das 'Viderstandsdrehmoinent im Gegensatz zu dem vorher beschriebenen liindrehvorgang nicht grosser sondern kleiner wird, wirkt e:; sich x)raktisc}) nicht aue, dass die zur Führung der EupplungGkufrrOn 34a und 34b während dee Lösevorganges rechtsgängiger Gehraubverbindungen dienenden Hohlkehlen 46a und 46b' sich nur über etwa 130° errtrecken, wobei der größtmögliche Verdrehu'inkel votr» Durr-.hiK.-i-^er der ven-eräeten Kurplunftsku^eln imd von

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der Breite der zwischen Hohlkehlen 46a und 46b stehenbleibenden, achsparallelen Hippen 52 abhängig ist. Indessen weist die vorgeschlagene Ausbildung der Hohlkehlen eine wesentliche Verlängerung der Kutbahnen gegenüber den seither bekannten Drehschlagschraubern auf, bei denen die Kupplungskugeln in ^e einer von zwei V-förmi{ren symmetrisch zur Drehachse in die Antriebswelle eingeschliffenen Nuten geführt sind und nur einen größten Drehwinkel von eb.va 65° zwischen Antriebswelle und Schwungmasse zulassen.

's ist deshalb möglich, - unter Ausnutzung des erfindungsgemäBen Vorschlages, die Schrägnuten für die Finschraubrichtung nur in der Antriebswelle, die Gchrägnuten für die Löserichtung dagegen nur in der Bohrung der Schwungmasse anzuordnen, - bereits mit Flohlkehlen auszukommen, die nur einen Verdrehwinkel von etwa 100° zulassen

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Claims

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Ansorüche:

Drehrichtungen

In zueinander entgegengesetzten/motorisch, insbesondere elektromotorisch antreibbarer Drehschlagschrauber zum Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen, bei dem zwischen einem mit einem Schraubwerkzeug, "beispielsweise einem Steckschlüssel, verbundenen Amboss und einer vom Kotor angetriebenen, gleichachsig zum Amboss angeordneten ""eile eine mit dem Amboss über Klauen kuppelbare„ als Hammer dienende Schwungmasse angeordnet ist, die in begrenztem Ausmass dreh- und l'Jncsverrchiebbar geführt ist mit Hilfe zweier diametral zur Antriebswellenachse angeordneter, jeweils teils in die Antriebswelle, teils in die Gchv?ungmasse eingreifender I'upplungskugcln, von denen jede in einer schräg zur antriebswellenachse verlaufenden Hut sitzt und bev/irkt, dass die nach Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentes am Schraubwerkzeug vor jedem Schlag hinter der Antriebswelle zurückbleibende Schwungmasse sich unter gleichzeitigem Spannen einer Druckfeder auf der Antriebswelle längsverschiebt und nach Lösen ihrer Klauenverbindung mit dem Amboss unter Entspannen der Feder stark beschleunigt nachläuft und mit dem Amboss wieder gekuppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

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■ d/e£3enige Gchrägnut (35a, 55b), in der sich die zugehörige Kugel (34a, 54b) beim Anziehen von Schraubverbindungen bewegt, in den Umfang der Antriebswelle eingeschnitten ist, wohingegen die zur Führung: diener Fugel dienende andere Echrsgnut (46a, 46b) sich in der Bohrung: (41) des auf der Antriebswelle geführten Hammers (26) befindet.
2. "Drehεcblasgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Antriebswelle eingeschnittenen Cchrägnuten (35a, 35b) sich über einen TJmfangsvdnkel von wenigstens ISC , vorzugsweise über einen Umfangnwinlcel von etwa 2CO erstrecken.
3. Brebschlaggerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da'i die in der Bohrung des Hammers angeordneten Schrägnuten als Hohlkehlen (46a, 46b) ausgebildet sind, die ei-e-h- in Achsrichtung des TTamrners bis an seine die Eupplungsklauen (27, 28) tragende Stirnseite reichen.

4, Drehschlaggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkehlen (46a, 4Gb) sich über einen TJmfangswinkel von mindestens ICO , vorzugsweise über einen Umfangswinkel von 130 erstreckt.

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