DE1816218C

DE1816218C - Tool, especially a clamping tool for tightening nuts

Info

Publication number: DE1816218C
Authority: DE
Inventors: Shu; Tsuji Hiroshi; Tokio Tsuji
Original assignee: Tonichi Manufacturing Co. Ltd., Tokio
Publication date: 1971-11-25

Description

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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, wie insbeson- lenkhebele) erfüllt und welcher bei dessen ErreichenThe invention relates to a tool such as, in particular, a steering lever) and which when it is reached

dere Spannwerkzeug zum Anziehen von Muttern sowohl die Abschaltung des Antriebsmotor als auchtheir clamping tool for tightening nuts both the shutdown of the drive motor and

od. dgl,, mit einem insbesondere druckluftbetriebe- die Entriegelung des Reaktionsgliedes des Planeten-or the like, with a particular compressed air operation, the unlocking of the reaction member of the planetary

nem Antriebsmotor, der mit einer Abtriebswelle über getriebes steuert. Mit einem derartigen Werkzeug ein Planetengetriebe verbunden ist, dessen Reaktions- 5 nach der Erfindung IUOt sich auf Grund des vor-A drive motor that controls a gearbox with an output shaft. With such a tool a planetary gear is connected, the reaction 5 according to the invention IUOt due to the above

glied bis zum Erreichen eines durch eine Feder bc- gesehenen Gelenkhebeltriiebes das Abschaltdreh-member until it reaches an articulated lever drive seen by a spring, the shut-off rotary

stimmten Höchstdrehmomentes gesperrt ist und nach moment mit einer Abweichung von weniger als 1%correct maximum torque is locked and after torque with a deviation of less than 1%

seiner Entriegelung die Unterbrechung des Antriebs- einhalten,its unlocking comply with the interruption of the drive,

motors steuert. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand ernos inmotor controls. The invention is described below with reference to ernos in

Bei einem nach der USA.-Patentschrift 2 764 272 io der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh-In an embodiment shown schematically in the US Pat. No. 2,764,272 io of the drawing

bekannten Werkzeug dieser Art wird das Hohlrad des rungsbeispieles näher erläutert. Es zeigtknown tool of this type, the ring gear of the approximately example is explained in more detail. It shows

Planetengetriebes durch eine dessen Ausgangswelle Fig. 1 das Werkzeug nach der Erfindung in einemPlanetary gear through its output shaft Fig. 1, the tool according to the invention in one

umfassende und für das für zulässig erachtete Höchst- Längsschnitt undcomprehensive and for what is considered permissible maximum longitudinal section and

drehmoment bestimmende Torsionsfeder in An- Fiß. 2 ein für den Gelenkhebeltrieb des Werkschlagstellung an zwei bezüglich seiner Achse diame- 15 zeuges nach Fig. I stehendes Schaubild zur Vertral gegenüberliegenden Anschlägen gehalten und so anschaulichung des Drehwinkels der Abtriebswelle gesperrt. Die Ausgangswelle des Planetengetriebes ist bzw. des übertragenen Drehmoments in Abhängigkeit mit der Abtriebswelle des Werkzeuges über mitein- von dem Drehwinkel der Ausgangswelle des Planetenander im Zahneingriff stehende Kegelräder direkt getriebes.torque-determining torsion spring in Anß. 2 one for the articulated lever drive of the Werkschlagstellung on two diametrical diagrams according to FIG held opposite stops and thus illustrating the angle of rotation of the output shaft locked. The output shaft of the planetary gear is a function of the transmitted torque with the output shaft of the tool via one another from the angle of rotation of the output shaft of the planetary bevel gears in mesh with direct transmission.

verbunden, und ihr Eude lagert einen in seiner Dreh- ao Das in F i g. 1 gezeigte Werkzeug besteht aus einem lage bezüglich des Werkzeuggehäuses einstellbar fest- im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse 1 mit angelegten Verankerungskörper für das andere Ende geformtem öriff 2, in welchem ein Zuleitungskanal 3 dieser Torsionsfeder, deren eines Ende an dem auf für Druckluft ais dem Arbeitsmedium für einen im tier Ausgangswelle des Getriebes drehbar gelagerten Gehäuse 1 angeordneten Antriebsmotor 4 ausgebil-Hohlrad befestigt ist. Wenn beim Festziehen bei- 25 det ist. Die Welle 5 dieses Druckluftmotors 4 ist in spielsweise einer Mutter das für zulässig erachtete Lagern 6 und 7 gelagert und dient dem Antrieb eines Höchstdrehniomcnt erreicht wird, dann wird dadurch in seiner Gesamtheit mit dem Bezugspfeil 8 bezeichtlie Vorspannkrait der Torsionsfeder überwunden, neten Planetengetriebes. Das Hohlrad 9 dieses PIaso daß sich das Hohlrad des Planetengetrietzs von netengetriebes ist über ein Lager 10 auf dem Plancscinen gchüuscfcstcn Anschlägen lösen kann, das 30 tenradträger 11 drehbar gelagert, welcher die Plane-Reaktionsglied des Planetengetriebes ',so entriegelt tenräder 12 trägt. Diese kämmen mit ilein von der wird. Das entriegelte Hohlrad hctätigt bei seiner WeIIeS des Druckluftmotors 4 angetriebenen Sonnen-Drehung über eine Hebelübersetzung d. .s Schließen rad.connected, and their Eude stores one in its turning ao That in Fig. 1 tool shown consists of a position with respect to the tool housing adjustable fixed - essentially tubular housing 1 with applied Anchoring body for the other end formed öriff 2, in which a supply channel 3 this torsion spring, one end of which is on for compressed air as the working medium for an im tier output shaft of the gear rotatably mounted housing 1 arranged drive motor 4 ausgebil ring gear is attached. If both are 25 when tightening. The shaft 5 of this air motor 4 is in For example, a mother that is considered to be permissible bearings 6 and 7 stored and is used to drive a Höchstrehniomcnt is reached, then it is denoted in its entirety with the reference arrow 8 Biasing force of the torsion spring overcome, called planetary gear. The ring gear 9 of this PIaso that the ring gear of the planetary gear is from netengetriebes via a bearing 10 on the Plancscinen Gchüuscfcstcn stops can solve the 30 tenradträger 11 rotatably mounted, which the tarpaulin reaction member of the planetary gear ', so unlocked ten wheels 12 carries. Comb these with ilein von der will. The unlocked ring gear operates when the air motor 4 is driven by the sun's rotation via a leverage d. .s close rad.

des Zuströmvcntils für den Druckluftmotor, so daß Das Planetengetriebe 8 ist nun über einen in seinerof the inlet valve for the air motor, so that the planetary gear 8 is now in its

räch dem Abstoppen desselben das Werkzeug von 35 Gesamtheit mit dem Bezugspfeil 13 bezeichnetenAfter stopping the same, the tool set 35 together with the reference arrow 13

der festgezogenen Mutter abgenommen werden kann. Gclenkhebeltrieb mit der Abtriebswelle 14 des Werk-can be removed from the tightened nut. Lever drive with the output shaft 14 of the factory

Eiin solches Werkzeug ist darin nachteilig, daß die zeuges verbunden. Der Gelcnkhebelü'ifb 13 besteht Verwendung der Torsionsfeder als Mittel zur Sper- aus einer ersten, mit dem Planctcnradträger 11 verrung des Reaktionsgliedes des Planetengetriebes bis bundcnen Kupplungshälfie 15 und einer zweiten »um Erreichen des für zulässig erachteten Höchst- 40 Kupplungshälfte 16, die auf dem werkzeuginneren drchmomenles dessen genaue Einhaltung in engen Ende der Abtriebswelle 14 axial verschieblich ange-Ciren/en nicht möglich macht, die Torsionsfeder also ordnet und mit der Kupplungshälfte 15 über wenigauf Grund ihrer FecJcrungseigenschaften den An- stens einen Gelenkhebel 17 verbunden ist. Die Kupp· Iricbsmotor nicht augenblicklich abschalten läßt und lungshälfte 16 ist durch eine die Abtriebsweile 14 daß nicht zuletzt wegen der direkten Kupplung der 45 umfassende Druckfeder 17' gegen die Kupplungs-Ausganpswelle des Planetengetriebes mit der Ab- hälfte 15 vorgespannt, die sich mit ihrem einen Ende Iricbswtllc des Werkzeuges auf diese soviel Dreh- an einem mit dem Gehäuse 1 verschraubten Schraubenergie der bewegten Massen zur Übertragung stück 18 und mit ihrem anderen Ende an einer Hülse kommt, daß deren Trüghcilsvermögen einen Un- 19 zur Halterung eines Axiallagers 20 abstützt. Die Sicherheitsfaktor in der Festlegung des Abschaltdreh- 50 Abtriebswelle 14 ist in dem SchraubstUck 18 über inomcntes ergibt. ein Lager 21 gelagert.Such a tool is disadvantageous in that the tool is connected. The Gelcnkhebelü'ifb 13 consists Use of the torsion spring as a means for locking from a first, with the Planctcnradträger 11 verrung of the reaction member of the planetary gear to bundcnen coupling half 15 and a second »In order to achieve the maximum 40 coupling half 16 that is considered permissible on the inside of the tool drchmomenles its exact compliance in the narrow end of the output shaft 14 axially displaceable ang-Ciren / s does not make possible, so the torsion spring arranges and with the coupling half 15 over little Because of their FecJcrungsealien an articulated lever 17 is connected at least. The cup Iricbsmotor can not be switched off immediately and half of the lungs 16 is through an output shaft 14 that not least because of the direct coupling of the 45 comprehensive compression spring 17 'against the coupling Ausganpswelle of the planetary gear is preloaded with the half 15, which is at one end Iricbswtllc of the tool on this as much turning energy on a screwing energy screwed to the housing 1 the moving masses for transmission piece 18 and at its other end on a sleeve comes that their Trüghcilsacity an un- 19 for holding a thrust bearing 20 is supported. the The safety factor in determining the shut-off rotary 50 output shaft 14 is in the screw piece 18 above inomcntes results. a bearing 21 is stored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Am Griffstück 2 des Gehäuses 1 ist ein feder-The invention is based on the object of providing a spring-loaded handle on the handle 2 of the housing 1

Werkzcug der eingangs genannten Art zu schaffen, belasteter Drücker 22 bei 23 schwenkbar gelagert,To create tools of the type mentioned at the beginning, loaded pusher 22 pivoted at 23,

das eine möglichst genaue Einhaltung des Abschalt- der eine bei 24 gelagerte, federbelastete Klinke 25This means that the disconnection of a spring-loaded pawl 25 mounted at 24 is adhered to as precisely as possible

Hrehmomenles in engen Grenzen erlaubt. 55 tragt. Wird der Drücker 22 betätigt, dann verschiebtHrehmomenles allowed within narrow limits. 55 wears. If the trigger 22 is actuated, then it moves

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch seine Klinke 25 eine Ventilstange 26 zur SperrungThis object is achieved according to the invention by its pawl 25, a valve rod 26 for locking

ttnen zwischen dem Planetengetriebe und der Ab- des Hohlrades 9 des Planelengetriebes 8 Über einettnen between the planetary gear and the output of the ring gear 9 of the planetary gear 8 via a

irlebswelJe angeordneten, auf d» Höchstdrehmornent Kupplungsstange 2? und zur öffnung eines in seinerirlebswelJe arranged on the maximum torque coupling rod 2? and to open one in his

ausgelegten Oelankhebeltrieb mit zwei in Achsrich· Oesamtheit mit dem Bezugspfeil 28 bezeichneten lung der Abtriebswelle relativ zueinander gegen die 6» Abschließventils durch Abhebung von dessen Kugeldesigned oil lever drive with two denoted in axial direction with the reference arrow 28 Development of the output shaft relative to one another against the 6 »shut-off valve by lifting off its ball

Kraft der Feder beweglichen Kupplungshülften und 29 von ihrem Siiz, so daß die Ober den Kanal 3 TmForce of the spring movable coupling sleeves and 29 of their Siiz, so that the upper the channel 3 Tm

wenigstens einem zwischen diesen angeordneten Ge- OriffsiUck 2 zuströmende Druckluft Über einen KanalAt least one compressed air flowing in between these OriffsiUck 2 via a channel

knkhcbel, welcher für das Höchstdrehmoment die 30 zu einem in »einer Oesamtheit mit dem Bezugs·knkhcbel, which for the maximum torque the 30 to one in »one entity with the reference ·

Clkichung pfeil 31 bezeichneten OeschwindlgkeUs-SteuervenlilClkichung arrow 31 designated OeschwindlgkeUs control valve T₉ » P · r' tg »_e es und weiter über einen Zuleitungskanai 32 zu dem T ₉ » P r ' tg » _e it and further via a supply duct 32 to the Druckluftmotor 4 gelangen kann. Der so in BetriebCompressed air motor 4 can reach. The one in operation

(P Vnrnpannkrdft der Feder, r = Effektivradius gesetzte I>iusklul^fimotor 4 kann also wegen des ge* (P is the tension force of the spring, r = effective radius set I> iusklul ^f imotor 4 can therefore because of the ge *

dc* Ctsletikliebels und i„ ~ Antenkwinket des Oe* sperrten Hohlrades 9 des Planetengetriebe» über die·dc * Ctsletikliebels and i "~ Antenkwinket des Oe * locked ring gear 9 of the planetary gear» via the ·

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«es und den Gelenkhebeltrieb 13 die Abtriebswelle 14 des Werkzeuges antreiben,«It and the articulated lever drive 13, the output shaft 14 drive the tool,

An dem Griffstück 2 ist schließlich noch bui 33 ein Winkelhebel 34 gelagert, dessen eines Ende an tier Hülse 19 und dessen anderes Ende über eine Stellschraube 35 an der Klinke 25 anliegt. Dieser Winkelhebel 34 wird beim Festziehen beispielsweise iiner Mutter dann um sein Schwenklager 33 verichwenkt, wenn das Abschaltdrehmoment erreicht ist, was ein Verschwenken der Klinke 25 um ihr Schwenklager 24 am Drucker 22 zur Folge hat. Die Schließfeder des Abschließventils 28 kann dann also «lie Kugel 29 gegen ihren Ventilsitz drücken, so daß keine Druckluft mehr zu dem Druckluftmotor 4 Strömen.kann, und damit gleichzeitig wird das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 8 entriegelt, weil die zurückverschiebende Ventilstange 26 die Kupplungsstange 27 entkuppelt.Finally, an angle lever 34 is mounted on the handle 2 , bui 33, one end of which bears against the sleeve 19 and the other end of which bears against the pawl 25 via an adjusting screw 35. This angle lever 34 is then pivoted about its pivot bearing 33 when tightening, for example in a nut, when the cut-off torque is reached, which results in the pawl 25 pivoting about its pivot bearing 24 on the printer 22. The closing spring of the closing valve 28 can then press the ball 29 against its valve seat so that no more compressed air can flow to the compressed air motor 4, and at the same time the ring gear 9 of the planetary gear 8 is unlocked because the valve rod 26 pushing back the coupling rod 27 uncoupled.

Für diese Betriebsweise des vorbeschriebenen Werkzeuges ist nun davon auszugehen, daß mit progressiver Festziehung der Mutter das Geschwindigkei's-Steuerventil 31 progressiv erhöht wird, bis das Abschalt-Drehmoment, also das' noch für zulässig erachtete Höchstdrehmoment T₀ erreicht ist. Für dieses Höchstdrehmoment T_a ist der Gelenkhebeltrieb 13 ausgelegt, er erfüllt folgende Gleichung:For this mode of operation of the tool described above, it can now be assumed that the speed control valve 31 is increased progressively with progressive tightening of the nut until the shutdown torque, i.e. the maximum torque T ₀ still considered permissible, is reached. The articulated lever drive 13 is designed for this maximum torque T _a ; it fulfills the following equation:

7₀=-p.»-tg«₀,7 ₀ = -p. »- tg« ₀ ,

wobei P = Vorspannkraft: der Feder, r Effektivradius des Gelenkhebels und \_n = Anlenkwinkel des Gelenkhebels.where P = preload force: of the spring, r effective radius of the articulated lever and \ _n = articulation angle of the articulated lever.

Wenn nun dieses Höehsldrehmoment erreicht wird, dann hat dies ein Anheben des Gelenkhebels 17 zur Folge, so daß also dessen Anlenkwinkel t₀ augenblicklich eine Verkleinerung erfährt und also das Höchstdrehn.oment augenblicklich abgebaut wird. Diese Anhebung des Gele nkhebels 17 löst andererseits ein axiales Verschieben der Kupplungshäiftc 16 relativ zu der Kupplungshälfte 15 aus und damit über das Axiallager 20 auch ein axiales Verschieben der Hülse 19, welches in dem vorerwähnten Verschwenken des Winkelhebels 34 und damit in der Herbeiführung der vorerwähnten Funktionen resultiert.If this maximum torque is now reached, this has the consequence of a lifting of the articulated lever 17, so that its pivot angle t ₀ is instantly reduced and the maximum torque is instantly reduced. This lifting of the gel lever 17 on the other hand triggers an axial displacement of the coupling half 16 relative to the coupling half 15 and thus also an axial displacement of the sleeve 19 via the axial bearing 20, which results in the aforementioned pivoting of the angle lever 34 and thus in bringing about the aforementioned functions results.

Aus dem Schaubild der Fig 2 geht zunächst hervor, daß bis zum Erreichen des Höchstdrehmomentp« T₀, also in dem Bereich zwischen A und B, die Drehwinkcl β und γ der beiden Kupplungshälften des CelenkheH;ltricbes unverändert bleiben, sie sind be Stimmt durch den Anlenkwinkel *_n des Gelenkhebels, der nun bei Erreichen des Höchstdrehmomentes kleiner wird. Wird angenommen, daß bei Erreichung dieses Höchstdrehmomentes T₀ die eine Kupplungshälfte des Gelenkhebeltriebes dann eine Rclativver-Schiebung zu der anderen Kupplungshälfte um den Weg J X₀ erfährt, dann wird selbst unter Berücksichtigung der Zeit- und BetiUigungsvercögming »Hf jeUsn Fall dann zunüchst zwischen B und C eine Drehung der Abtriebswelle verhindert, wenn die BedingungFrom the diagram in FIG. 2 it can first be seen that until the maximum torque T ₀ is reached, i.e. in the area between A and B, the angles of rotation β and γ of the two coupling halves of the CelenkheH; ltricbes remain unchanged, they are determined by the Articulation angle * _{n of} the articulated lever, which is now smaller when the maximum torque is reached. If it is assumed that when this maximum torque T _{0 is} reached, one half of the coupling of the articulated lever drive then experiences a relative shift to the other half of the coupling by the distance JX ₀ , then, even taking into account the time and actuation delay, Hf will then initially be between B and C prevents rotation of the output shaft when the condition

ist, so daß also das Höchstdrehmoment zwischen It und C abfüllt. Für die kinetische Energie K des Gelenkhebeltriebes und für die Potentialenergie K der Feder sind nun folgende Gleichungen aufstellbar:is, so that the maximum torque between It and C is bottling. The following equations can now be set up for the kinetic energy K of the articulated lever drive and for the potential energy K of the spring:

wobeiwhereby

/ = äquivalentes Trägheitsmoment des Eingangsteits, / = equivalent moment of inertia of the input side,

ω_ο = Winkelgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des
Abschaltens des Eingangsteils.ω _ο = angular velocity at the time of
Switching off the input part.

-^jTdO =| - ^ jTdO = |

/Ix₀ + Ax₀ / Ix ₀ + Ax ₀

D +JO·D + JO

Wenn dafür vorgesorgt wird, daß die kinetische Energie des Gelcnkhebeltriebes kleiner ist als die »5 Pc«.entialenergie der Feder, dann wird auch mit dieser Maßnahme der unmittelbare Abbau des Drehmomentes erzielt.If it is ensured that the kinetic energy of the gel lever drive is smaller than that "5 Pc" Measure the immediate reduction of the torque achieved.

Claims

Claim:

Tool, such as in particular tensioning mechanism / eug

For tightening nuts or the like, with a particularly compressed air-operated drive motor which is connected to an output shaft via a planetary gear, the reaction member of which is locked until a maximum torque determined by a spring is reached and controls the interruption of the drive motor after it is unlocked. characterized by an articulated lever drive (13) which is arranged between the planetary gear (8) and the output shaft (14) and is designed for the maximum torque and has two coupling halves (15, 16) and movable relative to one another in the axial direction of the output shaft against the force of the spring (17 ') and at least one articulated lever (17) arranged between these, which for the maximum torque (T ₀ ) the equation

Ί) >Ί)>

(P = pretensioning force of the spring, r = effective _{radius of the articulated lever and * 0} = Anlcnkhebcl of the articulated lever) and which, when reached, controls both the shutdown of the drive motor (4) and the unlocking of the reaction element (9) of the planetary gear (8)

1 sheet of drawings