DE19845018C1 - Kraftgetriebener Schrauber - Google Patents
Kraftgetriebener SchrauberInfo
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Abstract
Es wird ein Schrauber (10) mit einem abnehmbaren Tiefenanschlag (21) angegeben, der wahlweise entweder mit Tiefenanschlag eine geräuschlose Abschaltung ermöglicht oder bei abgenommenem Tiefenanschlag eine drehmomentabhängige Abschaltung ermöglicht, wobei bei einem Weiterlaufen der Maschine ein Rattern vermieden wird. Hierzu ist eine einstellbare, drehmomentabhängige Auslösekupplung (62) mit einer Mitnahmekupplung (65) bekannter Art kombiniert, der zusätzlich noch eine Trennkupplung (54) vorgeschaltet ist, wobei durch eine Sperreinrichtung (43) erreicht wird, daß sich ein Sperring (36), der eines der beiden Elemente der Trennkupplung (54) bildet, unter Last in einer vorgeschobenen Position gehalten wird. Auf diese Weise wird sowohl beim Arbeiten mit Tiefenanschlag (21) als auch bei abgenommenem Tiefenanschlag bei drehmomentabhängiger Abschaltung ein geräuschloses Weiterlaufen nach Auslösung gewährleistet (Fig. 1).
Description
Die Erfindung betrifft einen kraftgetriebenen Schrauber
umfassend:
- - ein Gehäuse, an dem ein Tiefenanschlag festlegbar ist,
- - ein relativ zum Tiefenanschlag in Richtung ihrer Drehachse verschiebbare Werkzeugantriebswelle, an der eine Werkzeug aufnahme gehalten ist,
- - eine Antriebswelle,
- - ein auf der Antriebswelle drehbar und axial verschieblich aufgenommenes Antriebsrad, das motorisch angetrieben ist,
- - einen Zwischenring, der auf der Antriebswelle drehbar ge lagert ist und eine erste, dem Antriebsrad zugewandte Seite und eine zweite Seite aufweist,
- - einen Nockenring, der auf der Werkzeugantriebswelle dreh bar gelagert ist und eine erste, dem Zwischenring zuge wandte und eine zweite Seite aufweist,
- - erste Nockenelemente auf dem Antriebsrad, die mit zuge ordneten zweiten Nockenelementen auf der ersten Seite des Zwischenrings zusammenwirken, um eine erste Nockenkupplung zu bilden,
- - dritte Nockenelemente auf der zweiten Seite des Zwischen rings, die mit zugeordneten vierten Nockenelementen auf dem Nockenring zusammenwirken, um eine zweite Nockenkupplung zu bilden,
- - erste Mitnahmeelemente am Zwischenring, die mit zugeordne ten zweiten Mitnahmeelementen am Nockenring zusammenwirken und gemeinsam mit den dritten und vierten Nockenelementen eine Mitnahmekupplung bilden und
- - ein erstes Federelement zur geräuschlosen Trennung beim Auslösen der Auslösekupplung.
Ein derartiger Schrauber mit Tiefenanschlag ist aus der
US 4 655 103 bekannt.
Mit dem bekannten Schrauber läßt sich eine Schraube auf eine
mit einem Tiefenanschlag voreingestellte Einschraubtiefe in
eine Oberfläche einschrauben. Wenn der Tiefenanschlag auf die
Oberfläche aufläuft, wird die Abschaltung einer Kupplung einge
leitet, mit der eine weitgehend geräuschlose Abschaltung er
folgt. Hierzu ist ein motorisch angetriebenes Antriebsrad vor
gesehen, das mit einem axial beweglich angeordneten Zwischenrad
eine erste Nockenkupplung bildet. Das Zwischenrad wirkt auf
seiner anderen, dem Werkzeugträger zugewandten Seite mit einem
weiteren Kupplungselement zusammen, wobei die schrägen Nocken
flächen der zugeordneten Elemente eine zweite Nockenkupplung
bilden. Zusätzlich sind am Zwischenrad und an dem zweiten Kupp
lungselement Mitnahmeelemente in Form von geraden achs
parallelen Flanken vorgesehen, durch die bei Auftreten eines
gewissen Grundmoments das mit der Werkzeugaufnahme verbundenen
Kupplungselement vom Zwischenkupplungselement mitgenommen wird.
Zusätzlich ist zwischen dem Antriebsrad und dem Zwischenrad
eine Druckfeder angeordnet, durch die das Zwischenrad in Rich
tung auf die Werkzeugaufnahme vorgespannt wird.
Im Betrieb wird zunächst der Tiefenanschlag auf die gewünschte
Einschraubtiefe eingestellt und dann der Werkzeugträger mit
seinem Werkzeug auf eine etwa einzudrehende Schraube aufgesetzt
und angedrückt. Hierdurch gelangen alle drei Kupplungselemente
miteinander in Eingriff, so daß zunächst das Drehmoment vom An
triebsrad auf den Werkzeugträger übertragen wird, wenn mit dem
Einschraubvorgang begonnen wird. Durch das auftretende Dreh
moment während des Schraubvorgangs werden das Zwischenrad und
das mit der Werkzeugaufnahme verbundene Kupplungselement etwas
auseinandergedrückt, bis die geraden Mitnahmeflanken mitein
ander in Eingriff gelangen und eine formschlüssige Mitnahme ge
währleistet ist. Läuft der Tiefenanschlag auf der Oberfläche
auf, so bewegt sich der Werkzeugträger mit der Werkzeugaufnahme
und der Schraube noch weiter, bis diese vollständig
eingeschraubt ist. Dann gleiten die Nockenelemente der ersten
Nockenkupplung mit Unterstützung der Druckfeder auseinander,
bis diese auslöst. Infolge des nunmehr auf null abgefallenen
Drehmomentes wird das Zwischenrad durch die Druckfeder an das
zweite mit der Werkzeugaufnahme verbundene Kupplungselement an
gedrückt, so daß sich das Antriebsrad frei weiterdrehen kann,
ohne das Zwischenrad zu berühren. Es erfolgt somit eine "ge
räuschlose" Abschaltung.
Darüber hinaus sind verschiedene Schrauber bekannt, mit denen
eine Trennung des Antriebsstrangs von einer Abschaltung er
folgen kann, sobald ein voreingestelltes Drehmoment erreicht
ist (vergl. z. B. EP 0 239 670 A2).
Darüber hinaus ist es bekannt, bei einer Schraub-Werkzeug
maschine eine Umschaltmöglichkeit zwischen einer Abschaltung
über Tiefenanschlag und einer Abschaltung über ein voreinge
stelltes Drehmoment wahlweise vorzunehmen (EP 0 401 548 B1).
Wird dieser Schrauber zur Abschaltung mit Tiefenanschlag be
nutzt, so entsprechen Aufbau und Funktionsweise prinzipiell der
zuvor erwähnten US 4 655 103.
Durch einen über Stifte beim Abnehmen des Tiefenanschlags akti
vierten, federbeaufschlagten Überwurfring, der den Zwischenring
und das zweite, der Werkzeugantriebswelle zugewandte Kupp
lungselement überdeckt, werden das Zwischenkupplungselement und
das zweite Kupplungselement bei abgenommenem Tiefenanschlag
unter Wirkung der Feder aufeinander gedrückt und über eine
Keilverzahnung miteinander formschlüssig verbunden, so daß
diese beiden Elemente auch bei Drehmomentbeaufschlagung wie ein
einziges Kupplungselement wirken. In dieser Stellung ergibt
sich somit in Verbindung mit den schrägen Nockenflächen des An
triebszahnrades eine Nockenkupplung, die bei einem über einen
entsprechenden Verstellmechanismus voreingestellten Drehmoment
auslöst.
Allerdings läuft diese Kupplung auch nach dem Auslösen ratternd
weiter.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen ver
besserten kraftgetriebenen Schrauber mit Tiefenanschlag zu
schaffen, bei dem wahlweise entweder eine Abschaltung über Tie
fenanschlag oder aber eine drehmomentabhängige Abschaltung er
möglicht wird und in beiden Fällen kein Rattern der
Abschaltkupplung auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schrauber gemäß
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß
- - ein Ausrückring vorgesehen ist, der auf der Werkzeug antriebswelle gegen einen Widerstand gelagert ist,
- - das erste Federelement zwischen dem Nockenring und dem Ausrückring angeordnet ist, um den Nockenring in Richtung auf das Antriebsrad vorzuspannen,
- - auf der den ersten Nockenelementen abgewandten Seite des Antriebsrades ein zweites gehäuseseitig abgestütztes Federelement vorgesehen ist,
- - erste Klauenelemente an der zweiten Seite des Nockenrings vorgesehen sind, die mit zweiten Klauenelementen am Aus rückring zusammenwirken, um eine Trennkupplung zu bilden.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen ge
löst.
Sowohl bei der Verwendung eines Tiefenanschlags als auch bei
abgenommenem Tiefenanschlag erfolgt bei Beendigung eines
Schraubvorgangs eine Trennung der Antriebswelle von der Werk
zeugantriebswelle, wobei sichergestellt ist, daß auch bei einem
Weiterlaufen des Antriebsmotors kein Rattern auftritt.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist der Ausrückring
auf der Werkzeugantriebswelle verdrehgesichert und gegen den
Widerstand axial verschiebbar festgelegt. Ferner ist eine
Sperreinrichtung vorgesehen, um den Ausrückring in einer axial
in Richtung auf die Werkzeugaufnahme vorgeschobenen Position zu
halten, wenn sich der Ausrückring im Betrieb unter Last axial
in Richtung auf die Werkzeugaufnahme verschiebt, und um den
Ausrückring nach einem Auslösen der Trennkupplung und an
schließender Entlastung wieder freizugeben.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist an der Werkzeug
antriebswelle ein Axialanschlag vorgesehen, an dem sich ein
drittes Federelement abstützt, gegen das der Ausrückring axial
in Richtung auf die Werkzeugaufnahme verschiebbar ist.
Durch eine solche Anordnung eines Federelementes kann die Frei
gabe der in vorgeschobener Position verriegelten Sperreinrich
tung nach einem Auslösen und nach anschließender Entlastung der
Trennkupplung auf einfache Weise erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das erste
Federelement zwischen dem Nockenring und einem Axialanschlag
der Werkzeugantriebswelle eingespannt.
Durch eine derartige Anordnung des ersten Federelementes wird
die Funktion der Mitnahmekupplung unterstützt.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Werk
zeugantriebswelle mit einem Ende an der Antriebswelle axial
verschieblich geführt.
Auf diese Weise wird die Lagerung der Werkzeugantriebswelle
vereinfacht.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Ver
riegelungseinrichtung als Kugelgesperre ausgebildet, das durch
ein viertes Federelement verriegelbar ist, das zwischen der
Werkzeugantriebswelle und der Antriebswelle angeordnet ist.
Auf diese Weise kann die Relativbewegung zwischen Werkzeug
antriebswelle und Antriebswelle dazu ausgenutzt werden, den
Ausrückring auf einfache Weise in einer axial in Richtung auf
die Werkzeugaufnahme vorgeschobenen Position zu arretieren.
In zusätzlicher Weiterbildung dieser Ausführung weist die Ver
riegelungseinrichtung axiale Führungsstege an der Werkzeug
antriebswelle auf, die mit zugeordneten Nuten am Ausrückring
zur Führung desselben zusammenwirken.
In zusätzlicher Weiterbildung dieser Ausführung sind die
axialen Führungsstege als von der Werkzeugantriebswelle nach
außen hervorstehende Stege ausgebildet, deren erstes werkzeug
seitiges axiales Ende zur Abstützung des dritten Federelementes
auf seiner dem Ausrückring zugewandten Seite dient, und deren
zweites, dem Ausrückring zugewandtes Ende zur Abstützung des
ersten Federelementes dient.
Auf diese Weise läßt sich der Aufbau und die Montage der Ver
riegelungseinrichtung und der zugehörigen Federelemente an der
Werkzeugantriebswelle vereinfachen.
Hierbei ist bevorzugt, eine Mehrzahl von Kugeln in Quer
bohrungen der Werkzeugantriebswelle beweglich zu führen, die
über eine zentrale Kugel durch das vierte Federelement zur
Verriegelung des Ausrückrings beaufschlagbar sind.
In zusätzlicher Weiterbildung dieser Ausführung weist die Werk
zeugsantriebswelle auf der Seite der Antriebswelle eine zen
trale Bohrung auf, in der die Antriebswelle mit einem ersten
Ende axial verschieblich geführt ist.
Hierbei kann am ersten Ende der Antriebswelle eine Sackloch
bohrung vorgesehen sein, in der ein erstes Ende des vierten
Federelementes aufgenommen ist, wobei ein zweites Ende des
vierten Federelementes am der zentralen Kugel anliegt, die in
der Bohrung axial verschieblich geführt ist.
Durch diese Maßnahmen ist eine sichere Funktion der Ver
riegelungseinrichtung gewährleistet und gleichzeitig ein ver
einfachter Aufbau sichergestellt.
Das zweite Federelement ist in zusätzlicher Weiterbildung der
Erfindung als Tellerfeder ausgebildet, die sich zwischen dem
Antriebsrad und einem Axialanschlag auf der der Werkzeugauf
nahme abgewandten Seite des Antriebsrades abstützt.
Durch eine Ausbildung des zweiten Federelements als Tellerfeder
läßt sich eine relativ hohe Federkraft bei einer geringen Bau
größe des Federelements erreichen, um so einen großen Verstell
bereich für das Auslösemoment bei Drehmomentabschaltung zu ge
währleisten.
Der Tiefenanschlag ist in bevorzugter Weiterbildung der Er
findung am Gehäuse abnehmbar befestigt.
Obwohl der Tiefenanschlag auch auf andere Weise außer Funktion
gesetzt werden könnte, ist dies eine besonders einfache Mög
lichkeit, um eine Umschaltung zwischen Abschaltung durch
Tiefenanschlag und Drehmomentabschaltung zu ermöglichen.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist eine Stellhülse
zur axialen Verstellung des Zwischenrings in Richtung auf das
Antriebsrad vorgesehen.
Auf diese Weise kann durch Veränderung der Überdeckung zwischen
den Nockenelementen des Zwischenrings und des Antriebsrads das
Auslösemoment der Auslösekupplung auf einfache Weise verändert
werden.
Hierzu ist in zusätzlicher Weiterbildung dieser Ausführung an
der Stellhülse ein Rastring axial verschiebbar und gegenüber
dieser verdrehgesichert festgelegt, der gegenüber dem Gehäuse
verdrehbar und in verschiedenen Winkelpositionen verrastbar
festgelegt ist.
Auf diese Weise läßt sich eine einfache axiale Verstellung der
Stellhülse in Bezug auf das Gehäuse zusammen mit einer Ver
rastung in verschiedenen Winkelpositionen auf einfache Weise
erreichen, sofern die Stellhülse über ein Gewinde mit dem Ge
häuse verbunden ist.
Die Mitnahmeelemente am Nockenring und am Zwischenring sind in
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung als gerade, in Axial
richtung verlaufende Flanken am äußeren Ende der dritten und
vierten Nockenelemente ausgebildet.
Auf diese Weise läßt sich mit einfachen Mitteln eine form
schlüssige Mitnahme zur Kraftübertragung vom Zwischenring auf
den Nockenring erreichen. Grundsätzlich wären allerdings auch
andere Verbindungen denkbar, beispielsweise die Verwendung von
gekrümmten Oberflächen an einem der beiden Ringe, an denen bei
spielsweise ein Querstift am anderen der beiden Ringe geführt
ist.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sind die Feder
elemente so aufeinander abgestimmt, daß die Verriegelungs
einrichtung nach einer Abschaltung des Schraubers und an
schließenden Entlastung wieder entriegelt und in ihre Ausgangs
lage zurückgeschoben wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind ferner die ersten
und zweiten Klauenelemente als Klauen mit geraden, in Axial
richtung verlaufenden Flächen oder als Nocken mit schrägen
Flächen ausgebildet, die steiler in Bezug auf die Axialrichtung
geneigt sind als die ersten bis vierten Nockenelemente.
Diese Maßnahmen ermöglichen eine einfache Ausgestaltung und
Herstellung der betreffenden Nockenelemente, Mitnahmeelemente
und Klauenelemente.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten, zwei
ten, dritten und vierten Nockenelemente als schräge Nocken
flächen ausgebildet, wobei die Steigung der ersten und zweiten
Nockenelemente größer ist als die Steigung der dritten und
vierten Nockenelemente, um unter Last zu gewährleisten, daß
sich zunächst der Nockenring in Richtung auf den Ausrückring
verschiebt, bevor bei erhöhtem Drehmoment eine Verschiebung des
Antriebsrades auftritt.
Bei einer derartigen Ausgestaltung ist eine sichere Funktion in
Verbindung mit einfacher Herstellung und Montage erreichbar.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längs-Teilschnitt durch einen erfindungs
gemäßen Schrauber;
Fig. 2a-2d Prinzipdarstellungen zur Funktion des er
findungsgemäßen Schraubers bei Verwendung der
Drehmomentabschaltung in stark vereinfachter
Darstellungsweise, wobei Fig. 2a das manuelle
Ansetzen und Andrücken des Schraubers auf eine
Schraube zeigt,
Fig. 2b die sich während des Einschraubvorgangs infolge
eines gewissen Grunddrehmoments einstellende
Stellung zeigt,
Fig. 2c die Auslösung der Auslösekupplung bei Erreichen
des voreingestellten Drehmoments zeigt,
Fig. 2d die infolge des abgefallenen Drehmoments er
folgende Auslösung der Trennkupplung zeigt, wo
durch ein ratterfreies Weiterlaufen ermöglicht
wird;
Fig. 3a-3d Prinzipdarstellungen des erfindungsgemäßen
Schraubers bei Verwendung des Tiefenanschlags
in stark vereinfachter Darstellung zeigen, wo
bei
Fig. 3a das Ansetzen des Schraubers an einer Schraube
zeigt,
Fig. 3b die sich während des Schraubvorgangs infolge
des Grunddrehmoments einstellende Stellung
zeigt,
Fig. 3c das Auflaufen des Tiefenanschlags auf die Ober
fläche zeigt, in der die Schraube eingedreht
wird und
Fig. 3d das Ansprechen der Trennkupplung zeigt, wodurch
ein ratterfreies Weiterlaufen ermöglicht wird.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schrauber insgesamt mit der
Ziffer 10 bezeichnet.
Der Schrauber 10 umfaßt ein Gehäuse 11, in dem ein Motor (nicht
dargestellt) aufgenommen ist, der über ein Zahnrad 74 ein damit
kämmendes Antriebsrad 72 antreibt. Weitere Teile des so
gebildeten Getriebes sind nicht dargestellt. Das Antriebsrad 72
ist auf einer Antriebswelle 70 gelagert, die mit einer
Werkzeugantriebswelle 30 fluchtet, an deren äußerem Ende eine
Werkzeugaufnahme 26, beispielsweise zur Aufnahme eines
Schraubendreher-Bits vorgesehen ist.
Das Drehmoment vom Antriebsrad 72 kann über einen Zwischenring
55 und einen Nockenring 50 auf einen Ausrückring 36 übertragen
werden, der verdrehgesichert und axial verschiebbar auf der
Werkzeugantriebswelle 30 festgelegt ist.
Die Werkzeugantriebswelle 30 ist in Richtung ihrer Drehachse 27
in Bezug auf die Antriebswelle 70 verschiebbar. Hierzu ist am
der Antriebswelle 70 zugewandten Ende der Werkzeugantriebswelle
30 eine zentrale Bohrung 41 vorgesehen, mit der die Werkzeug
antriebswelle 30 auf dem Ende der Antriebswelle 70 axial ver
schieblich geführt ist.
Der Zwischenring 55 ist auf der Werkzeugantriebswelle 30 und
der Antriebswelle 70 frei drehbar gelagert. Der Nockenring 50
ist zwischen dem Zwischenring 55 und dem Ausrückring 36 gleich
falls frei drehbar auf der Werkzeugantriebswelle 30 angeordnet.
Dagegen ist der Ausrückring 36 auf axialen Führungsstegen 33 an
der Außenseite der Werkzeugantriebswelle 30, die als Außenstege
nach Art eines Keilprofils ausgebildet sind, die in ent
sprechend geformte Nuten am Ausrückring 36 eingreifen, axial
verschiebbar, jedoch drehfest gelagert. Am Antriebsrad 72 sind
auf der dem Zwischenring 55 zugewandten Seite Nockenelemente 61
mit schrägen Nocken gemäß der aus der US 4 655 103 bekannten
Art angeordnet. In diese ersten Nockenelemente 61 greifen ent
sprechend geformte zweite Nockenelemente 57 ein, die am
Zwischenring 55 vorgesehen sind. Durch diese ineinander
greifenden schrägen Nockenflanken ist somit eine Auslöse
kupplung gebildet, die insgesamt mit der Ziffer 62 bezeichnet
ist.
Das Antriebsrad 72 ist durch einen Sicherungsring 71 in Rich
tung auf die Werkzeugaufnahme 26 gesichert und auf der anderen
Seite durch ein Federelement 46 in Form einer Tellerfeder, das
im folgenden als zweites Federelement bezeichnet wird, vorge
spannt. Die Tellerfeder ist gleichfalls durch einen Sicherungs
ring 75 gesichert und wird am dem Antriebsrad 72 abgewandten
Ende von einem Axiallager 76 abgestützt, das am Gehäuse 11 auf
genommen ist. Die Antriebswelle 70 ist mit diesem Ende ferner
in einem Radiallager 77, das als Gleitlager ausgeführt sein
kann, im Gehäuse 11 gelagert.
Der Zwischenring 55 bildet zusammen mit dem Nockenring 50 eine
Mitnahmekupplung, die insgesamt mit der Ziffer 65 bezeichnet
ist. Die Mitnahmekupplung 65 weist dritte Nockenelemente 56 in
Form von schrägen Nockenflächen auf, denen vierte Nocken
elemente 52 entsprechender Form am Nockenring 50 zugeordnet
sind. Am dem jeweils anderen Teil zugeordneten Ende dieser
schrägen Nockenflächen sind Mitnahmeelemente 100 und 101 vorge
sehen, deren Form aus den Fig. 2a bis 2d ersichtlich ist. Es
handelt sich um erste Mitnahmeelemente 100 in Form von geraden,
achsparallelen Flanken am äußeren Ende der schrägen Nocken
elemente 56 am Zwischenring und um entsprechende Mitnahme
elemente 101 in Form von geraden Flanken am Ende der schrägen
Nockenelemente 52 des Nockenrings 50.
Auf diese Weise wird durch die Nockenelemente 52, 56 und die
Mitnahmeelemente 100, 101 die Mitnahmekupplung 65 gebildet,
durch die der Nockenring 50 vom Zwischenring 55 mitgenommen
wird, wobei sich bei Auftreten eines gewissen Grunddrehmomentes
eine axiale Verschiebung einstellt, bis die Mitnahmeelemente
100, 101 formschlüssig ineinander greifen.
Zwischen dem Nockenring 50 und dem Ausrückring 36 ist ferner
eine insgesamt mit der Ziffer 54 bezeichnete Trennkupplung ge
bildet, die aus ersten Klauenelementen 51 mit geraden,
achsparallelen Flanken am Nockenring 50 und aus zweiten
Klauenelementen 37 mit entsprechend geformten, geraden Flanken
am Ausrückring 36 besteht.
Die axialen Führungsstege 33 an der Werkzeugantriebswelle 30
weisen ein erstes, werkzeugseitiges Ende 34 und ein zweites,
dem Antriebsrad 72 zugewandtes Ende 35 auf. Zwischen dem zwei
ten Ende 35 und dem Nockenring 50 ist ein erstes Federelement
45 in Form einer die Werkzeugantriebswelle 30 umschließenden
Spiralfeder angeordnet, die die Werkzeugantriebswelle 30 in
eine vom Nockenring 50 abgewandte Richtung vorspannt. Das
zweite Federelement 46 in Form der Tellerfeder ist - wie
bereits erwähnt - zwischen dem Antriebsrad 72 und einem
Radiallager 76 angeordnet.
Ein drittes Federelement 47, das gleichfalls als die
Werkzeugantriebswelle umschließende Spiralfeder ausgebildet
ist, ist zwischen dem ersten werkzeugseitigen Ende 34 der
axialen Führungsstege 33 und dem Axialanschlag 31 eingespannt,
um den Ausrückring 36 in Richtung auf das Antriebsrad 72
vorzuspannen.
Der Ausrückring 36 kann durch eine Sperreinrichtung, die insge
samt mit der Ziffer 43 bezeichnet ist, in einer entgegen der
Kraft des dritten Federelementes 47 in Richtung auf die Werk
zeugaufnahme 26 vorgeschobenen Position verriegelt werden, so
daß ein Zurückgleiten des Ausrückrings 36 in Richtung auf das
Antriebsrad 72 verhindert ist. Diese Sperreinrichtung 43 ist
als Kugelgesperre ausgebildet, das insgesamt drei kleine Kugeln
39 aufweist, die in Querbohrungen 38 der Werkzeugantriebswelle 30
in Radialrichtung geführt sind, sowie eine zentrale große Kugel
40 aufweist, die durch ein viertes Federelement 48, das in
einer Sacklochbohrung 49 am werkzeugseitigen Ende der
Antriebswelle 70 aufgenommen ist, in Richtung auf die
Werkzeugaufnahme 26 und in Richtung auf die in den
Querbohrungen 38 geführten kleinen Kugeln 39 vorgespannt ist.
Die Bohrung 41 ist am werkzeugseitigen Ende durch eine
Sacklochbohrung 32 in Richtung auf die Werkzeugaufnahme 26
verlängert, wobei durch einen geringeren Durchmesser der
Sacklochbohrung 32 eine Sitzfläche 42 zur paßgenauen Aufnahme
der zentralen Kugel 40 gebildet ist.
Durch die Spannung des vierten Federelementes 48 sind die
kleinen Kugeln 39 über die zentrale Kugel 40 nach außen in
Radialrichtung vorgespannt. Wird nun der Ausrückring 36 so weit
in Richtung auf die Werkzeugaufnahme 26 bewegt, daß die kleinen
Kugeln 39 nicht mehr von der Innenfläche des Ausrückrings 36 an
einem Austreten nach außen gehindert sind, so können sich die
kleinen Kugeln 39 unter der Wirkung der Federkraft des vierten
Federelementes 48 in den Radialbohrungen 38 nach außen bewegen,
bis sie von den darüber angeordneten zweiten Klauenelementen 37
des Ausrückrings 36 an einem weiteren Austreten gehindert sind.
In dieser Stellung ist der Ausrückring 36 an einem Zurück
weichen in Richtung auf das Antriebsrad 72 gehindert. Diese
Verrieglung ist so lange wirksam, bis das vierte Federelement
48 entlastet wird, so daß sich die kleinen Kugeln 39 unter Wir
kung des dritten Federelementes 47 in ihren Radialbohrungen 38
wieder nach innen bewegen und somit der Ausrückring 36 freige
geben wird und sich unter Wirkung des dritten Federelementes 47
entgegen der Kraft des ersten Federelementes 45 in Richtung auf
das Antriebsrad 72 bewegt.
Das Auslösemoment der Auslösekupplung 62, die durch die
Nockenelemente des Antriebsrads 72 und des Zwischenrings 55 ge
bildet ist, ist natürlich von der Form und insbesondere von dem
Flankenwinkel der Nockenelemente 57, 61 abhängig. Des weiteren
wird das Auslösemoment durch die Federkonstante und Länge des
zweiten Federelementes 46 beeinflußt.
Um eine einfache Einstellung des Auslösemomentes zu erreichen,
sind verschiedene Maßnahmen denkbar. Eine besonders einfache
Konstruktion ergibt sich, wenn lediglich die Überdeckung der
Flanken der ersten Nockenelemente 61 und der zweiten Nocken
elemente 57 verändert wird. Hierzu kann der Zwischenring 55 mit
Hilfe einer Stellhülse 13 über ein Radiallager 60, das zwischen
Sicherungsringen am Zwischenring 55 und der gehäuseseitig
festgelegten Stellhülse 13 eingeschlossen ist, in Richtung auf
das Antriebsrad 72 verstellt werden. Die Stellhülse 13 ist über
ein Gewinde 12 mit dem Gehäuse 11 verbunden und kann so durch
Verdrehen in Axialrichtung verstellt werden.
Um eine manuelle Einstellung von außen zu ermöglichen, ist ein
Rastring 14 vorgesehen, der entgegen der Spannung einer Spiral
feder 18 in Richtung auf die Werkzeugaufnahme 26 gezogen werden
kann und über eine Axialführung 17 drehfest mit der Stellhülse
13 verbunden ist. Am gehäuseseitigen Ende des Rastrings 14 ist
in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Rastnocken 15 vorgesehen,
die zwischen entsprechenden Ausnehmungen am Gehäuse 11 in ver
schiedenen Winkelpositionen einrastbar sind, um den Rastring 14
so verdrehgesichert in einer gewünschten Winkelposition festzu
legen. Zur Verdrehung der Stellhülse 13 muß daher somit nur der
Rastring 14 entgegen der Spannung der Spiralfeder 18 in Rich
tung auf die Werkzeugaufnahme 26 gezogen werden und sodann ver
dreht werden und schließlich in einer neuen vorgegebenen
Winkelposition wieder über die Rastnocken 15 gegen ein weiteres
Verdrehen gesichert gehalten werden. Die Spiralfeder 18 ist in
einer geeigneten hohlzylindrischen Ausnehmung des Rastrings 14
eingeschlossen und am äußeren Ende des Rastrings 14 durch einen
Sicherungsring 16 gehalten, der an einer Hülse 19 festgelegt
ist, die in diesem Bereich mit der Werkzeugantriebswelle 30
fest verpreßt ist. Durch einen weiteren vorgelagerten
Sicherungsring 20 wird der innere Sicherungsring 16 nach dem
Einbau der Spiralfeder 18 auf der Hülse 19 in Axialrichtung
fixiert.
Bei dem als Ganzes mit der Ziffer 21 bezeichneten Tiefen
anschlag handelt es sich um einen Tiefenanschlag bekannter Bau
art, etwa gemäß der EP 0 401 548 B1, der lediglich auf das
äußere Ende der Hülse 19 aufsteckbar ist, bis dieser an dem
Sicherungsring 16 anliegt. Zur Fixierung dient ein einge
lassener O-Ring 24. Der Tiefenanschlag 21 ist als mehrteiliges
Kunststoffteil ausgebildet, bei dem über ein Gewinde 22 eine
Axialverstellung der Stirnfläche 25 am äußeren Ende des Tiefen
anschlags ermöglicht. Dabei kann eine innere Verstellhülse 28
des Tiefenanschlags gegenüber einer äußeren Anschlaghülse 29
des Tiefenanschlags 21 in verschiedenen Winkelpositionen ver
rastbar fixiert werden, wozu zwei Kugeln 29a vorgesehen sind,
die unter der Wirkung von elastischen O-Ringen 23 in
verschiedenen Winkelpositionen in entsprechend geformte Nuten
an der Anschlaghülse 29 eingreifen.
Wie bereits erwähnt, kann der Tiefenanschlag 21 als Ganzes von
der Hülse 19 abgezogen werden.
Die Funktionsweise des Schraubers bei abgezogenem Tiefenan
schlag mit geräuschloser drehmomentabhängiger Abschaltung wird
im folgenden an Hand der Fig. 2a bis 2d erläutert. Die
Funktionsweise des Schraubers bei aufgestecktem Tiefenanschlag
21 wird sodann an Hand der Fig. 3a bis 3d erläutert.
In die Werkzeugaufnahme ist beispielsweise ein Werkzeug 105 in
Form eines Schraubendreher-Bits eingesetzt, um eine Schraube
102 in eine Oberfläche 104 einzuschrauben.
Bei abgenommenem Tiefenanschlag wird der Schrauber zunächst ge
mäß Fig. 2a mit dem Werkzeug 105 auf den Kopf 103 der Schraube
102 aufgesetzt und angedrückt, so daß sowohl die
Auslösekupplung 62, als auch die Mitnahmekupplung 65 und die
Trennkupplung 54 geschlossen sind, um bei einem nachfolgenden
Einschalten der Maschine das Drehmoment vom Antriebsrad 72 auf
die Werkzeugantriebswelle 30 zu übertragen und um somit die
Schraube 102 eindrehen zu können.
Nach dem Einschalten stellt sich während des Schraubvorgangs
die in Fig. 2b gezeichnete Stellung ein, da infolge der relativ
geringen Steigung der Nockenelemente 52 der Zwischenring 55 und
der Nockenring 50 auseinandergleiten, bis schließlich die
Mitnahmeelemente 100, 101 in Eingriff gelangen und somit eine
formschlüssige Mitnahme des Nockenrings 50 durch den
Zwischenring 55 gewährleistet ist. Gleichzeitig wird der
Nockenring 50 unter der Wirkung des Andruckes und des
Drehmomentes so weit in Richtung auf das Werkzeug 105
verschoben, daß der Ausrückring 36 in seiner vorgeschobenen
Position durch die Sperreinrichtung 43 gehalten ist.
In Fig. 2a ist das erste Federelement 45 zwischen dem Nocken
ring 50 und dem Ausrückring 36 zusammengedrückt, das dritte
Federelement 47 befindet sich in einer ausgefahrenen Stellung,
und das vierte Federelement 48 ist zusammengedrückt.
In der Stellung gemäß Fig. 2b ist das dritte Federelement 47
durch den vorgeschobenen Ausrückring 36 etwas verkürzt, das
erste Federelement 45 weiterhin zusammengedrückt, während das
vierte Federelement 48 durch den verschobenen Nockenring 50
etwas verlängert ist.
Ist die Schraube 102 praktisch vollständig in die Oberfläche
104 eingedreht, so steigt gegen Ende des Schraubvorgangs das
Drehmoment stark an, so daß das Auslösemoment der Auslösekupp
lung 62 überschritten wird und das Antriebsrad 72 entgegen der
Wirkung des zweiten Federelementes 46 verschoben wird, bis die
Nockenelemente 57, 61 gemäß Fig. 2c auseinander geraten und so
mit das übertragene Drehmoment auf einen Wert von null abfällt.
Infolgedessen wird der Nockenring 50 unter der Wirkung des
ersten Federelementes 45 in Richtung auf den Zwischenring 55
verschoben, so daß die Trennkupplung 54 auslöst, so daß sich
die Stellung gemäß Fig. 2d ergibt, in der sich der Nockenring
50 und der Zwischenring 55 gemeinsam mit dem Antriebsrad 72
weiterdrehen können, ohne daß die Klauenelemente 51 des Nocken
rings 50 und die Klauenelemente 37 des Ausrückrings 36 in
Eingriff gelangen können, was durch die in der vorgeschobenen
Position verriegelte Stellung des Ausrückrings 36 gewährleistet
ist.
Wird nunmehr der Schraubvorgang beendet und der Schrauber axial
entlastet, so entspannt sich das vierte Federelement 48, was
zur Freigabe der Sperreinrichtung 43 führt. Da nunmehr die
Federkraft des vierten Federelementes 48 geringer als die
Federkraft des dritten Federelementes 47, wird der Ausrückring
36 in seine Ausgangslage zurückgedrückt und somit die Trenn
kupplung 54 "geladen".
Nunmehr kann ein neuer Schraubvorgang beginnen.
Wird mit aufgesetztem Tiefenanschlag gearbeitet, so ergibt sich
zunächst gemäß Fig. 3a beim Aufsetzen des Schraubers mit dem
Werkzeug 105 auf den Kopf der Schraube 103 eine Position, in
der wie bei Fig. 2a das Antriebsrad 72, der Zwischenring 55,
der Nockenring 50 und der Ausrückring 36 zusammengedrückt sind,
so daß bei einem anschließenden Einschalten der Maschine ein
Drehmoment auf das Werkzeug 105 übertragen wird.
Beim Einschalten der Maschine bewegt sich wiederum gemäß
Fig. 3b der Nockenring 50 unter Wirkung des Drehmomentes in
Richtung auf den Ausrückring 36, wobei dieser gleichzeitig in
einer in Richtung auf das Werkzeug 105 vorgeschobenen Position
verriegelt wird.
Läuft nun der Tiefenanschlag 21 mit seiner Stirnfläche 25 auf
der Oberfläche 104 auf, kurz bevor die Schraube 102 vollständig
eingedreht ist, so folgt die Werkzeugantriebswelle 30 weiterhin
der einzudrehenden Schraube 102. Beim Einsenken des Schrauben
kopfes 103 gelangen die Klauenelemente 37, 51 außer Eingriff,
so daß das Drehmoment kurzfristig abfällt. Das erste Feder
element 45 drückt nunmehr den Nockenring 50 in Richtung auf den
Zwischenring 55, wodurch die Trennkupplung 54 vollständig ge
trennt ist und auch ein Weiterlaufen des Antriebsstranges nicht
zum Rattern führt, da der Abstand zwischen den Klauenelementen
37 und 51 durch die Zurückbewegung des Nockenrings 50 entlang
der schrägen Nockenelemente 52, 56 ausreichend vergrößert ist.
Dieser Zustand ist in Fig. 3d dargestellt.
In Fig. 3c ist der Zustand kurz vor dem Auslösen der Trennkupp
lung 54 dargestellt, bei dem noch eine gewisse Überdeckung
zwischen den Klauenelementen 37, 51 vorliegt, die mit 52 be
zeichnet ist, während der Schraubkopf 103 noch um einen
entsprechenden Betrag, der mit 51 bezeichnet ist, eingedreht
werden kann. Sobald die Überdeckung 52 null wird, löst die
Trennkupplung 54 aus, was dann, wie bereits beschrieben, zur
geräuschlosen Trennung führt.
Die Federkonstanten und die Länge der Federelemente 45, 47
und 48 sollten sinnvollerweise aufeinander abgestimmt werden.
In entsprechender Weise sollte die Form und Anordnung der
Nockenelemente und der Mitnahmeelemente aufeinander
abgestimmt werden. Dabei sollten die Nockenelemente 52, 56
eine geringere Steigung als die Nockenelemente 57, 61 auf
weisen, um ein Vorrücken des Nockenrings 50 in Richtung auf
den Ausrückring 36 zu ermöglichen, bevor die Auslösekupplung
62 auslöst.
Wenn der Schrauber mit Tiefenanschlag verwendet wird, so wird
vorzugsweise die Auslösekupplung 62 auf ein hohes Auslösemoment
eingestellt, so daß keine drehmomentabhängige Abschaltung er
folgt, bevor eine Abschaltung über den Tiefenanschlag erreicht
wird.
Claims (19)
1. Kraftgetriebener Schrauber umfassend:
- 1. ein Gehäuse (11), an dem ein Tiefenanschlag (21) festlegbar ist,
- 2. eine in Richtung ihrer Drehachse (27) verschiebbare Werkzeugantriebswelle (30), an der eine Werkzeugaufnahme (26) gehalten ist,
- 3. eine Antriebswelle (70),
- 4. ein auf der Antriebswelle (70) drehbar und axial verschieblich aufgenommenes Antriebsrad (72), das motorisch angetrieben ist,
- 5. einen Zwischenring (55), der auf der Antriebswelle (70) drehbar gelagert ist und eine erste, dem An triebsrad (72) zugewandte Seite und eine zweite Seite aufweist,
- 6. einen Nockenring (50), der auf der Werkzeugantriebs welle (30) drehbar gelagert ist und eine erste, dem Zwischenring (55) zugewandte und eine zweite Seite aufweist,
- 7. erste Nockenelemente (61) auf dem Antriebsrad (72), die mit zugeordneten zweiten Nockenelementen (57) auf der ersten Seite des Zwischenrings (55) eine Auslösekupplung (62) bilden,
- 8. dritte Nockenelemente (56) auf der zweiten Seite des Zwischenrings (55), die mit zugeordneten vierten Nockenelementen (52) auf dem Nockenring (50) zu sammenwirken,
- 9. erste Mitnahmeelemente (100) am Zwischenring (55), die mit zugeordneten zweiten Mitnahmeelementen (101) am Nockenring (50) zusammenwirken und gemeinsam mit den dritten (56) und vierten (52) Nockenelementen eine Mitnahmekupplung (65) bilden,
- 10. ein erstes Federelement (45) zur geräuschlosen Trennung beim Auslösen der Auslösekupplung (62),
- 1. ein Ausrückring (36) vorgesehen ist, der auf der Werkzeugantriebswelle (30) gegen einen Widerstand (47) gelagert ist,
- 2. das erste Federelement (45) zwischen dem Nockenring (50) und dem Ausrückring 36) angeordnet ist, um den Nockenring (50) in Richtung auf das Antriebsrad (72) vorzuspannen,
- 3. auf der den ersten Nockenelementen (61) abgewandten Seite des Antriebsrades (72) ein zweites gehäuse seitig abgestütztes Federelement (46) vorgesehen ist,
- 4. erste Klauenelemente (51) an der zweiten Seite des Nockenrings (50) vorgesehen sind, die mit zweiten Klauenelementen (37) am Ausrückring (36) zusammen wirken, um eine Trennkupplung (54) zu bilden.
2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausrückring (36) auf der Werkzeugantriebswelle
verdrehgesichert angeordnet und gegen den Widerstand (47) axial
verschiebbar ist, und daß eine Sperreinrichtung (43)
vorgesehen ist, um den Ausrückring (36) in einer axial in
Richtung auf die Werkzeugaufnahme (26) vorgeschobenen
Position zu halten, wenn sich der Ausrückring (36) im
Betrieb unter Last axial in Richtung der Werkzeugaufnahme
(26) verschiebt, und um den Ausrückring (36) nach einem
Auslösen der Trennkupplung (54) und anschließender
Entlastung wieder freizugeben.
3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Werkzeugantriebswelle (30) ein Axialanschlag
(31) vorgesehen ist, an dem sich ein drittes Federelement
(47) abstützt, gegen das der Ausrückring (36) axial in
Richtung auf die Werkzeugaufnahme (26) verschiebbar ist.
4. Schrauber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Federelement (45) zwischen
dem Nockenring (50) und einem Axialanschlag (31) der
Werkzeugantriebswelle (30) eingespannt ist.
5. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Werkzeugantriebswelle (30) mit
einem Ende an der Antriebswelle (70) axial verschieblich
geführt ist.
6. Schrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperreinrichtung (43) als Kugelgesperre ausge
bildet ist, das über ein viertes Federelement (48) ver
riegelbar ist, das zwischen der Werkzeugantriebswelle (30)
und der Antriebswelle (70) angeordnet ist.
7. Schrauber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sperreinrichtung (43) axiale Führungsstege (33) an der
Werkzeugantriebswelle (30) aufweist, die mit zugeordneten
Nuten am Ausrückring (36) zur Führung desselben zusammen
wirken.
8. Schrauber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
axialen Führungsstege (33) als von der Werkzeugantriebs
welle (30) nach außen hervorstehende Stege ausgebildet
sind, deren erstes werkzeugseitiges axiales Ende (34) zur
Abstützung des dritten Federelementes (47) auf seiner dem
Ausrückring (36) zugewandten Seite dient, und deren zwei
tes Ende zur Abstützung des ersten Federelementes (45) auf
seiner der Werkzeugaufnahme (26) zugewandten Seite dient.
9. Schrauber nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß eine Mehrzahl von Kugeln (39) in Querbohrungen
(38) der Werkzeugantriebswelle (30) beweglich geführt
sind, die über eine zentrale Kugel (40) durch das vierte
Federelement (48) zur Verriegelung der Sperreinrichtung
(43) beaufschlagbar sind.
10. Schrauber nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Werkzeugantriebswelle (30) auf der
Seite der Antriebswelle (70) eine zentrale Bohrung (41)
aufweist, in der die Antriebswelle (70) mit einem ersten
Ende axial verschieblich geführt ist.
11. Schrauber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am
ersten Ende der Antriebswelle (70) eine Sacklochbohrung
(49)vorgsehen ist, in der ein erstes Ende des vierten
Federelementes (48) aufgenommen ist, und daß ein zweites
Ende des vierten Federelementes (48) an der zentralen
Kugel (40) anliegt, die in der Bohrung (41) der
Werkzeugantriebswelle (30) axial verschieblich geführt
ist.
12. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (46) als
Tellerfeder ausgebildet ist, die sich zwischen dem An
triebsrad (72) und einem Axialanschlag auf der der Werk
zeugaufnahme (26) abgewandten Seite des Antriebsrads (72)
abstützt.
13. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Tiefenanschlag (21) am Gehäuse
(11) abnehmbar befestigt ist.
14. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Stellhülse (13) zur axialen Ver
stellung des Zwischenrings (55) in Richtung auf das An
triebsrad (72) vorgesehen ist.
15. Schrauber nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an
der Stellhülse (13) ein Rastring (14) axial verschiebbar
und gegenüber dieser verdrehgesichert festgelegt ist, der
gegenüber dem Gehäuse (11) verdrehbar und in verschiedenen
Winkelpositionen verrastbar festgelegt ist.
16. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente (100, 101) als
gerade, in Axialrichtung verlaufende Flanken am äußeren
Ende der dritten und vierten Nockenelemente (56, 52) aus
gebildet sind.
17. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Klauenelemente
(51, 37) als Klauen mit geraden, in Axialrichtung ver
laufenden Flächen oder als Nocken mit schrägen Flächen
ausgebildet sind, die steiler in Bezug auf die Axial
richtung geneigt sind als die ersten bis vierten
Nockenelemente (61, 57, 56, 52).
18. Schrauber nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß das erste bis vierte Federelement (45,
46, 47, 48) so aufeinander abgestimmt sind, daß die
Sperreinrichtung (43) nach einer Abschaltung des
Schraubers (10) und anschließenden Entlastung wieder ent
riegelt und in ihre Ausgangslage zurückgeschoben wird.
19. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten, dritten und vier
ten Nockenelemente schräge Nockenflächen aufweisen, wobei
die Steigung der Nockenflächen der ersten und zweiten
Nockenelemente (61, 57) größer ist als die Steigung der
dritten und vierten Nockenelemente (56, 52).
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