DE1478809B - Drehschlagkupplung an einem Schrau ber für den Ein- und Ausschraubvorgang - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehschlagkupplung an einem Schrauber für den Ein- und Ausschraubvorgang, insbesondere Elektroschrauber, bestehend aus einem mit dem Antriebsmotor des Schraubers verbundenen Antriebsteil, einem Hammer mit Schwungmasse und einem Amboß — die achsgleich zum Antriebsteil liegen und mit Schlagklauen ineinandergreifen — sowie einer Steuereinrichtung zwischen dem Antriebsteil und dem Hammer mit in einer Richtung ansteigenden Mantelkurvennuten auf dem Antriebsteil und Hohlkehlen in der Bohrung des Hammers, zwei Kupplungskugeln — die in den Mantelkurvennuten einander gegenüberliegend geführt bzw. in den Hohlkehlen des Hammers abgestützt sind — sowie einer die Schlagklauen im Eingriff haltenden Schlagfeder zum Herstellen des bedingten Kraftschlusses beim Schraubvorgang.

Bei einer bekannten Drehschlagkupplung dieser Art sind zur Führung der Kupplungskugeln in die Antriebswelle zwei V-förmige Nuten eingeschliffen, deren spitzwinklig sich vereinigende Nutäste eine gleiche Länge haben und symmetrisch zu der durch die Achse der Antriebswelle gehenden Ebene verlaufen. Beim Anziehen von rechtsgängigen Schrauben läuft jede Kupplungskugel in ihrem bei Blickrichtung auf das Schraubwerkzeug rechtsgängig gegen das Getriebe ansteigenden Ast der zugehörigen V-Nut. Der Steigungswinkel der schraubenlinienförmigen Nutäste 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 Übertragung eines Drehschlages auf die Amboßklauen auftreffen. Beim Aufschlag der Hammerklauen gibt die als Hammer dienende Schwungmasse ihre Drehenergie an den Amboß ab, solange die anzuziehende Schraubverbindung noch einen genügend großen Drehweg zuläßt. Wenn jedoch beispielsweise eine anzuziehende Schraube mit ihrem Kopf bereits aufsitzt und sich daher bei jedem Schlag nur noch um einen kleinen Drehwinkel weiterdrehen läßt, entsteht beim Auftreffen des Hammers auf den Amboß ein mit zunehmendem Anzug der Schraube größer werdender Rückprall des Hammers. Dadurch vergrößert sich die Relativgeschwindigkeit zwischen der Antriebswelle und dem Hammer erheblich. Die Folge davon ist, daß bei derartigen harten Schraubfällen oder bei Verwendung eines zwischen dem Amboß und dem Schraubwerkzeug, beispielsweise einem Steckschlüssel, angeordneten, zur Drehmomentbegrenzung dienenden Torsionsstabes die Kupplungskugeln am Ende ihres zugehörigen Nutastes auflaufen. Hierdurch entstehen erhebliche axiale Massenkräfte, die das Drehschlaggerät in der Hand des benützenden 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drchschlagkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, deren Mantelsteuerkurvcn einfacher gehalten werden können, ohne die Schlaggenauigkeit zu beeinträchtigen, und bei der das stoßartige Anschlagen der Kupplungskugeln gegen die Nutastenden vermieden wird, das sich nachteilig auf die Lebensdauer des Schraubergetriebes und des Antriebsmotors auswirken und das sichere Halten des Schraubers durch den Benutzenden beeinträchtigen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ίο gelöst, daß für den Ausschraubvorgang die Hohlkehlen im Amboß von je einer Steuerkurve begrenzt sind, deren Steigungswinkel dem der Mantelkurvennut entgegengesetzt liegt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung nachstehend beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Elektroschrauber teils im Längsschnitt und teils in der Ansicht,

F i g. 2 den Hammer mit zwei Kupplungsklauen im Längsschnitt und

F i g. 3 in der Ansicht auf seine die Kupplungsklauen tragende Stirnseite, . ■ —-^

F i g. 4 die zugehörige Antriebswelle mit zwei eingeschliffenen, erfindungsgemäß gestalteten Nuten in der Ansicht von der Seite;

F i g. 5 zeigt die Abwicklung der Nuten der Antriebswelle nach F i g. 4 und

F i g. 6 die Abwicklung der zugehörigen Steuerkurven im Hammer nach den F i g. 2 und 3.

Das Drehschlaggerät hat ein aus erhärtendem Isolierstoff gepreßtes Motorgehäuse 10, das gleichzeitig als Handgriff dient. In die offene Stirnseite des Motorgehäuses ist ein Getriebegehäuse 11 eingesetzt, gegen dessen Getriebedeckel 12 das mit 13 bezeichnete Schlagwerksgehäuse festgespannt ist. Das Motorgehäuse nimmt einen als Antrieb des Schraubers dienenden Kurzschlußläufer-Elektromotor auf, der in der Zeichnung nur andeutungsweise dargestellt und zum Anschluß an ein 200-Hz-Drehstromnetz bestimmt ist. Seine Ankerwelle 14 ragt in das Getriebegehäuse hinein. Ein 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 greift in ein Zahnrad 20 ein. Dieses ist auf eines der beiden Enden einer Welle 21 aufgezogen, die auf ihrem an das Zahnrad angrenzenden Abschnitt im Getriebedeckel 12 mit Kugeln 22 gelagert ist und auf ihrem in das Schlagwerksgehäuse 13 hineinragenden Abschnitt eine mit radial abstehenden Klauen 23 versehene Kupplungsnabe 24 trägt.

Gleichachsig zur Welle 21 ist im Schlagwerksgehäuse 13 ein Schlagwerk untergebracht, das im wesentlichen aus einer als Hammer dienenden Schwungmasse 26 mit zwei Klauen 27, 28, einem im Kopf des Schlagwerkgehäuses geführten Amboß 29 mit Gegenklauen 30, 31, einer Antriebswelle 32 für die Schwungmasse, einer Schlagfeder 33 sowie zwei Kupplungskugeln 34 α und 34 b besteht, von denen jede in einer in die Antriebswelle eingeschnittenen Schrägnut 35 α bzw. 35 6 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 ab-

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gesetzten Endabschnitt 39 hineinsticht. Die gleich- der Hohlkehle 46 α gebildeten Steuerkante abstützt achsig zur Antriebswelle angeordnete Schwungmasse und dabei die Schwungmasse so weit aus der Ein-26 hat ein dickwandiges Bodenstück mit einer ge- griffsstellung ihrer Klauen 27 und 28 mit den Amboßschliffenen Bohrung 41, mit der sie auf der Antriebs- klauen 30 und 31 herauszieht, bis schließlich die welle verdreh- und längsverschiebbar geführt ist. 5 Hammerklauen 27 und 28 über die Amboßklauen Die Schlagfeder 33 stützt sich an ihrem oberen wegrutschen können. Sobald sie über die Stirnfläche Ende gegen eine auf die Antriebswelle lose auf- der Amboßklauen weggeglitten sind, erlauben sie es, geschobene Nabe 42 ab, die ihr Widerlager an einem daß die gespannte Schlagfeder 33 sich wieder entBund 43 der Antriebswelle 32 findet und mit ihrem spannt, wobei die Kupplungskugeln sich in Richtung kragenförmigen Rand 44 an der Bohrungswand 45 io der tiefsten Zone 50 ihrer zugehörigen Schrägnut 35 a der Schwungmasse anliegt und diese an ihrem ge- bzw. 35 b zurückbewegen und dabei der Schwungtriebeseitigen Ende auf der Antriebswelle führt. Mit masse eine starke Drehbeschleunigung erteilen. Wähihrem unteren Ende drückt die Schlagfeder gegen den rend dieses Beschleunigungsvcrganges gleitet die Boden der Schwungmasse und ist bestrebt, diese in Schwungmasse mit ihrer Bohrung 41 auf der Mantelder gezeichneten Ausgangsstellung zu halten oder sie 15 fläche der Antriebswelle 32 gegen den Amboß nach dorthin zurückzuführen. Die Kugeln verhindern mit vorn. Sie holt dabei, da sie durch die Kraft der ihrem über den Umfang der Antriebswelle 32 vor- Feder 33 stark beschleunigt wird, die sich mit gleichstehenden Teil, mit dem sie in je eine in die Bohrung mäßiger Geschwindigkeit weiterdrehende Antriebs-41 der Schwungmasse eingeschliffene, ebenfalls welle 32 ein, bis die Kupplungskugeln 34 α und 34 b schräg zur Antriebswellenachse verlaufende, bei ent- 20 den Nutgrund 50 nahezu erreicht haben. In diesem gegengesetzter Antriebsdrehrichtung als Steuerkante Augenblick schlagen die Hammerklauen 27 und 28 für den Lösevorgang dienende Hohlkehle 46 α bzw. auf die Amboßklauen 30 und 31 mit erheblicher 46 b eingreifen, daß sich die Schwungmasse unter Wucht auf und ■ erteilen dem Amboß und der mit dem Druck der Feder 33 weiter gegen den Amboß hin diesem verbundenen, anzuziehenden Schraube einen verschieben kann. Eine Schraubenfeder 47, die einer- 25 starken tangentiellen Drehschlag, Wenrrzwischen der seits gegen die Stirnseite am Endabschnitt der Welle Schraube und dem Amboßvierkant 48 kente torsions-21 anliegt und sich andererseits gegen den Grund der elastischen Glieder vorgesehen sind, dreht sich die Längsbohrung 36 in der Antriebswelle 32 abstützt, Schraube unter weiterer Zunahme des Eindrehist bestrebt, die Antriebswelle 32 in der gezeichneten Widerstandes um einen solchen Drehwinkel weiter, Ruhelage zu halten oder dorthin zurückzuführen, bei 30 bis die Wucht der Schwungmasse aufgebraucht ist. welcher die an dem Bund 43 der Antriebswelle 32 Dann kann das beschriebene Spiel von neuem besitzenden Mitnehmerklauen 49 außerhalb des Dreh- ginnen.

bereiches der Klauen 23 der Mitnehmernabe 24 Wenn die Schraube mit ihrem Schraubenkopf auf bleiben und von dieser daher nicht mitgenommen die Unterlage, in die sie eingezogen wird, aufläuft werden können. 35 und dabei ein den weiteren Drehschlägen erheblich Zum Einschrauben einer in der Zeichnung nicht gesteigertes Widerstandsdrehmoment entgegensetzt, dargestellten rechtsgängigen Schraube wird auf den erfolgt die Kraftübertragung von der Schwungmasse am Amboß 29 sitzenden Vierkant 48 ein ebenfalls 26 auf den Amboß 29 zunehmend in Form eines elanicht dargestellter Steckschlüssel aufgesetzt und der stischen Stoßes, bei welchem die aufschlagende Antriebsmotor des Drehschlaggeräts an das elek- 40 Schwungmasse nach jedem Drehschlag stärker trische Stromnetz angeschlossen. Bei genügendem zurückprallt. Damit die Schwungmasse in der bei der Längsdruck kann sich der Amboß 29 samt dem übri- Einschraubdrehrichtung benützten Nut 35 α weit gegen Schlagwerk entgegen der Kraft der Schrauben- nug zurückschwingen kann, ist diese Nut gegenüber feder 47 so weit in das Schlagwerksgehäuse hinein- den bekannten Anordnungen erheblich verlängert, verschieben, daß die Klauen 49 der Antriebswelle 32 45 Wie die in F i g. 5 dargestellte Abwicklung der Nuten in den Bereich der an der Mitnehmernabe 22 sitzen- 35 und 35 b deutlich erkennen läßt, verlaufen diese den Klauen 23 gelangen. Dadurch wird die Antriebs- Nuten über einen Umfangswinkel von etwa 200°. kraft von der zunächst mit gleichmäßiger Ge- ' Beim Anziehen von Schraubverbindungen kann daher schwindigkeit umlaufenden, durch die Schlagfeder 33 jede der Kupplungskugeln in ihrer Nut um 200° beim in der gezeichneten Ausgangslage auf der Antriebs- 50 Spannen der Schlagfeder 33 hinter der Antriebswelle welle gehaltenen Schwungmasse 26 auf den Amboß zurückbleiben, ohne daß sie am Ende 51 der Nut auf-29 und das nicht dargestellte Schraubwerkzeug über- läuft. Durch diesen großen Drehwinkel ist es mögtragen, chne daß es zur Ausführung von Dreh- lieh, auch in sehr harten Schraubfällen ein Auflaufen schlagen kommt. der Kupplungskugeln 34 beim Rückprall des Ham-Sobald aber der beim Eindrehen der Schraube ent- 55 mers und damit eine ruckartige Mitnahme des Hamstehende Widerstand so stark angewachsen ist, daß mers durch die Antriebswelle zu verhindern. Dies die Schlagfeder 33 die Schwungmasse 26 in der in ist besonders wichtig, wenn zur Begrenzung des auf F i g. 1 dargestellten Relativlage zur Antriebswelle 32 die anzuziehende Schraubverbindung ausgeübten nicht mehr zu halten vermag, bleibt die Schwung- Drehschlagmomentes, z. B. beim Anziehen von masse hinter der sich weiterdrehenden Antriebswelle 60 Schrauben mit kleinerem zulässigem Anzugsmoment, zurück, wobei die Schwungmasse sich gleichzeitig zwischen dem Vierkantkopf 48 des Ambosses und unter Spannen der Schlagfcder gegen das Getriebe dem an der anzuziehenden Schraube angreifenden hin längsverschiebt. Dies erfolgt in der Weise, daß Werkzeug ein Torsionsfederstab bekannter Art verdic Kupplungskugel 34α bei der in Fig. 5 mit einem wendet wird. Derartige Torsionsfederstäbe können Pfeil angedeuteten Antriebsdrehrichtung der Welle 65 einen mit zunehmender Stablänge größer werdenden aus der tiefsten Zone 50 sich in Richtung auf das Teil der bei jedem Drelischlag ausgeübten Dreh-Ende 51 der Nut 35 α abrollt, sich gleichzeitig auch schlagcncrgic durch elastische Verdrehung aufjntlang des achsparallel verlaufenden Teils der von nehmen, was jedoch den Nachteil mit sich bringt,

daß dann die im Torsionsfederstab gespeicherte Drehenergie in einem um so stärkeren Rückprall der Schwungmasse in unmittelbarem Anschluß an den Drehschlag in Erscheinung tritt. Da zum Lösen derartiger Schraubverbindungen keine Torsionsfederstäbe verwendet werden und beim Lösevorgang außerdem das Widerstandsdrehmoment im Gegensatz zu dem vorher beschriebenen Eindrehvorgang nicht größer, sondern kleiner wird, wirkt es sich praktisch nicht aus, daß die zur Führung der Kupplungskugeln 34 α und 34 b während des Lösevorganges rechtsgängiger Schraubverbindungen dienenden Hohlkehlen 46 α und 46 b sich nur über etwa 130° erstrecken, wobei der größtmögliche Verdrehwinkel vom Durchmesser der verwendeten Kupplungskugeln und von der Breite der zwischen Hohlkehlen 46 α und 46 b stehenbleibenden, achsparallelen Rippen 52 abhängig ist. Indessen weist die vorgeschlagene Ausbildung der Hohlkehlen eine wesentliche Verlängerung der Nutbahnen gegenüber den seither bekannten Drehschlagschraubern auf, bei denen die Kupplungskugeln in je einer von zwei V-förmigen symmetrisch zur Drehachse in die Antriebswelle eingeschliffenen Nuten geführt sind und nur einen größten Drehwinkel von etwa 65° zwischen Antriebswelle und Schwungmasse zulassen.

Es ist deshalb möglich — unter Ausnutzung des erfindungsgemäßen Vorschlages, die Schrägnuten für die Einschraubrichtung nur in der Antriebswelle, die Schrägnuten für die Löserichtung dagegen nur in der Bohrung der Schwungmasse anzuordnen —, bereits mit Hohlkehlen auszukommen, die nur einen Verdrehwinkel von etwa 100° zulassen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehschlagkupplung an einem Schrauber für den Ein- und Ausschraubvorgang, insbesondere Elektroschrauber, bestehend aus einem mit dem Antriebsmotor des Schraubers verbundenen Antriebsteil, einem Hammer mit Schwungmasse und einem Amboß — die gleichachsig zum Antriebsteil liegen und mit Schlagklauen ineinandergreifen — sowie einer Steuereinrichtung zwischen dem Antriebsteil und dem Hammer mit in einer Richtung ansteigenden Mantelkurven-Nuten auf dem Antriebsteil und Hohlkehlen in der Bohrung des Hammers, zwei Kupplungskugeln — die in den Mantelkurven-Nuten einander gegenüberliegend geführt bzw. in den Hohlkehlen des Hammers abgestützt sind — sowie einer die Schlagklauen im Eingriff haltenden Schlagfeder zum Herstellen des bedingten Kraftschlusses beim Schraubvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß für den Ausschraubvorgang die Hohlkehlen im Amboß von je einer Steuerkurve (46 a, 46 b) begrenzt sind, deren Steigungswinkel dem der Mantelkurven-Nut (35 a, 36 b) entgegengesetzt liegt.

2. Drehschlagkupplung nach Anspruch 1, dadurch-gekennzeichnet, daß die in den Antriebsteil (32) eingeschnittenen Nuten (35 a, 35 0) sich über einen Umfangswinkel ven mindestens 180°, vorzugsweise über einen Ünrfangswinkel von etwa 200° erstrecken.

3. Drehschlagkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Bohrung des Hammers angeordneten Steuerkurven (46 a, 46 0) als Hohlkehlen ausgebildet sind, die in Achsrichtung des Hammers bis an seine die Schlagklauen (27, 28) tragende Stirnseite reichen.

4. Drehschlagkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Hohlkehlen sich über einen Umfangswinkel von mindestens 100°, vorzugsweise über einen Umfangswinkel von 130° erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen