DE2031600B - Schraubbolzensetzgerät mit Drehmomentüberwachung - Google Patents

Description

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Die Iuliiiilunu helrilll ein Schraubhnlzensetzgenti mil 1 JicliiiHHiiL'iiiiibcrwactuuiLi in tier kraftübertragung zwischen einem im Gerät eingebauten Motor liiilI einem Werkzeugkopf, welcher über einen aiitreibenden liihI einen angetriebenen Kupplungsteil drehbar und zwischen einer eingezogenen und einer ausgefahrenen Stellung axial beweglich ist, wobei der angetriebene kupplungsteil in eingezogener Wcrkzeugkopl'stellunu gegen eine Trennfeder in axialem Eingriff mit dem antreibenden kupplungsteil steht und die Drehmomeniüherwachungselemente ansprechen, sobald der Drehwiderstand am Werkzeugkopf einen eingestellten Drehmomentwert übersteigt, wobei gleichzeitig die kupplungsteile ausrücken, während der Wcrk/eugkopi in der eingezogenen Position \erbleibt.

Die automatische Drehmomentüberwuchimg für Schraubenfestzieh^vverkzeuge dieser Art, insbesondere in Verbindung mit einem automatisch ein- und ausriickbaren kupplungsteil ergibt komplizierte Konstruktionen mit einer Vielzahl von Einzelteilen, welche für ein verläßliches Funktionieien genau gearbeitet sein müssen, wodurch erhebliche Herstellungskosten entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die automatische Steuerung der Drehmonientübcrwachung zu vereinfachen und die Anzahl der benötigten Einzelteile zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst. tkii.( einer der Kupplungsteile im Gehäuse der Drehmomcntüborwacl''ingselcmentc axial beweglich geführt ist und sich bei zusammengedrückter Trennfeder an einem Queibol;· η abstützt, wenn sich der Werkzeugkopf in seiner eingezogenen Position befindet, wobei der Querbolzen beim Ansprechen tier Drehmomentüberwachung verschiebbar ist und dabei eine Auskupplungsbewegung des Kupplungsteiles relativ zum Gehäuse durch die Expansion der Trennfeder gegenüber dem anderen Kupplungsteil auslost.

Im folgenden wird ein Aiisführiingsbcispiel an I land der Zeichnung genauer beschrieben. Es zeigt

[·' i g. 1 einen Längsschnitt durch das crfindungsgemäl.'ic Bol/ensetzgcrät. bei welchem die Mittel zur Drehmomentüherwaehimg hier mit dem angetriebenen kupplungsteil vereinigt sind.

I' i ι:. 2 einen Querschnitt länas der Linie 2-2 in I i u. 1.

I- i sz. 3 einen Querschnitt länus der Linie 3-3 in Ii.u. Ί.

I' i ü. -1 einen Teilquerschnitt !äniis tier Linie 4-4 in I-"ig. I.

Fi_-L. 5 zwei Ausschnitte aus F i g. I. von denen einer die Diehmomentüberwachungselcmente mit den Kupplungstcilen in Eingriffsposition und den Werk-/eiiiikopf ir. zurückgezogener Stellung zeigt ^r.iiul im anderen Teilausschnitt das Ziiführventil des Antriebsmotors für Luft in offener Position dargestellt ist,

Fig.fi die gleichen Teilausschnitte wie in Fig. 5 mit betätigten DrehmomenUibcrwaclningsclementcn. ausgekuppelten Kupplungstcilen, dem Werkzeugkopf in zurückgezogener Position und den Ziiführventil in Offenstellung.

Fig. 7 eine weitere Aiisfülmmgsform der erfindungsgemäßen Bolzcnsetzvorrichtung, bei welcher die Drehmomentüherwachungsclemcntc mit dem antreil i'iiden kupplungsteil verbunden sind.

Im Gehäuse 10 des Schraubbolz.en-Setzgcrätes ist '.-in Motor 11 angeordnet, welcher als Elektromotor oder als Druekmillelniotor aufgeführt sein kann. In dem hier besrhriebenen Ausführungslieispiel wurde ein Drucklullmotor Π gewählt, welcher über den kanal 12 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Im kanal 12 befindet sich ein Zufuhrventil 13, welches mit einem Sitz 14 zusammenwirkt. Der Motor 11 treibt über eine Vielkaniwelle 15 ein Planetenradgetriebe In. dessen Abgangswelle als in einfii kugellager 18 gelagerten hexagonale Buchse 17 ausgebildet

ίο ist. Das kugellager 18 trägt den antreibenden kupplungsteil 19, welcher drehfest in die Sechskantbuchse 17 hineinragt und durch sie angetrieben wird. Der antreibende kupplungsteil 19 besitz! Axialkiauen 2» und axialgerichtete Gleitflächen 211, welche die klauen 20 ringförmig umgeben und beispielsweise als ein Bronzering ausgebildet sein können. Ein axiales Bodenloch 22 befindet sich mittig im Kupplungsteil 19. welches sich als Bohrung 23 im Kupplungsteil fortsetzt.

Ein bekannter Werkzeugkopf 25 zur Aufnahme eines Schraubenziehers befindet sich am vorderen Ende des Schraubbolzcnsetzwerkzeuges. Der Werkzeiigkopf 25 ist in der Ausführung gemäß der F i g. 1 bis (i besteht aus einem Gehäuse 26 für die Drehmomentüberwachu igselemente des Setzgerätes. Das Gehäuse 26 besitzt einen zylindrischen axialverlaufenden Flansch 27, welcher von einer axialverlaufenden Gleitfläche 52 umgeben wird und in dem ein angetriebener Kupplungsteil 28 axialverschicblich geführt ist. Der angetriebene Kupplungsteil 28 besitzt Axialklauen 29, welche einen vielkantigen, hier sechskantigen Außenteil aufweisen. Das Kupplungsteil 28 ist durch eine Zcntralspindel 31 drehbar und gleitend in der Bohrung 23 des Kupplungsteiles 19 geführt.

Eine separate Feder 32 umgibt die Spindel 31 und ist zwischen der Bodenbohrung 22 des antreibenden Kupplungsteil 19 und einer Ringnut 33 im angetriebenen Kupplungsteil 28 verspannt. Der angetriebene Kupplungsteil 28 wird durch cine NuIlstcllungsfeder 35 betätigt, welche sich gegen den Boden des Ringes 27 abstützt und den Kupplungsteil 28 gegen den Mund des Ringes 27 schicht (Fig. 1).

Der Ringstutzen 27 stellt einen Teil einer radialen

Kugelkupplung zum Abfühlen des über den Kupplungsteil 28 auf den Werkzeugkopf 25 übertragenden Drehmomentes. An diesem Ende sind in dem Gehäuse 26 Bohrungen 36 angeordnet, die bezogen auf den Ringstutzen 27 schräg gerichtet sind. FJne am Gehäuse 26 gleitende Buchse 37 drückt ihr vorderes Ende die Kugeln 38 durch die Bohrungen 36 nach einwärts gegen die hcxagonaicn Seiten 30 des angetriebenen kupplungstcilcs 28. Die Buchse 37 wiederum wird durch eine Scheibe 39 und eine vorgespannte Schraubenfeder 40 gegen die kugeln 38 gedrückt. Die Vorspannung der Feder 40 ist durch eine auf den Werk/eiigkopf 25 aufgeschraubte Stellschraube 41 einstellbar, wobei die Stellschraube über eine Unterlegscheibe 42 aus Bronze gegen die Spiralfeder 40 drückt. Die Unterlegscheibe 42 ist gegenüber dem Gehäuse 10 des Schraubbolzensctzgerätes axialgleitend und drehbar sowie axialgleitend und drehfest am Werkzeugkopf 25 angeordnet.

D'c Feder 35 des angetriebenen Kupplungsteiles 28 umgibt einen Stift 44, welcher sich axial vom Kupplungsteil 28 in das Gehäuse 26 der Drelimomcntübcrwachungsele.mcntc erstreckt, wobei ein Bolzen 45 im Gehäuse 26 gleitend geführt in radialer Querrichtung angeordnet und als Träger für den

Siili 44 ungesehen ist und dabei den angetriebenen Kuppliinü^icil 28 am Mund des Riugsockcls 27 hält. Lilie Feder 46 drückt den Bolze:', 45 nach radial auswiiris, so dall eine Schräglläehc 47 am Bolzen 45 sich in Anlage mit einer Schragsuiulter 48 der Buchse 37 s befindet. Durch den Radialdruck des Bolzens 45 kann eine in diesem vorgesehene periphere Ausnehmung 4¹J in Anlaue mit dem SUIt 44 gebracht werden, sn daß letztere axial in diese Ausnehmung 4¹J fUlli und dadurch der angetriebene Kupplungsteil 28 nach ein- in wärts gegen ilen Beden des Ringstiiizens 27 vcrschohen wird.

Wenn die Kup;-,kmgsleile 19 und 28 ausgerückt sind Lind sich der Werkzeugkopf 25 in einer in das Gehäuse K) des Sehrauhbolzensetzwerkzeuges hefindet (I-ig. 1) wird das Gehäuse 26 der Drehmomenlüberwachungselemente von der dazwischenliegenden Buchse 37 und dem Ring 39 gegen eine Innenschulter 50 im Gehäuse 10 abgestützt. In dieser Position stützt sich der angetriebene Kupplungsteil 28 mit seinem Stift 44 gegen den Bolzen 45 ab. Die Trennfeder 32 ist gegenüber dei:¹ antreibenden Kupplungsteil 19 entspannt und der Kupplungsteil 28 wird am Mund des Ringsockels 27 durch die Grundstellungsfeder 35 gehalten. In dieser Stellung erstreckt sich ein Ventilstößel 51 zwischen dem Zuführventil 13 und der Welle 31 des angetriebenen Kupplungsteiles 28 in der Weise, daß durch den Luftdruck im Kanal 12 vor dem Sitz 14 das Ventil 13 auf seinem Sitz 14 in Schließstellung gehalten wird. Die TJIe des Schraubbolzensetzgerätes 10 befinden sich in der hier beschriebenen Lage (Fig. 1) in aktiver Startposition.

Sobald der Werkzeugkopf 25 in das Gehäuse 10 des Schraubholzensetzgerätes durch Andrücken an ein Werkstück und durch Umgreifen des Schraubenziehers in die vom Werkstück gehaltene Schraube eingedrückt wird, verschiebt sich das Gehäuse 26 der Drehmomentüberwacluingselemente gegen den antreibenden Kupplungsteil 19, so daß die Gleitfläche 52 gegen die Gleitfläche 21 des antreibenden Kupplungsteiles 19 (Fig. 5) drückt. Da der Bolzen 45 im Stift 44 einen Gegenhalter für den angetriebenen Kupplungsteil 28 besitzt, wird letzterer gleichfalls gegen den antreibenden Kupplungsteil 19 unter Zusammendrücken der Trennfeder 32 zwischen den Kupplungsteilen 19 und 28 nach aufwärts bewegt. Dadurch greifen die Kupplungsklaucn 20 und 29 in einander. Gleichzeitig verschiebt die Welle 31 des angetriebenen Kupplungsteiles 28 den Ventilstößel 51 axial nach Rückwärts in das Gehäuse 10 hinein, so daß das Zuführventil 13 von seinem Sitz 14 angehoben und Druckluft zum Motor Il gefördert wird. Der Motor 11 läuft an und treibt über das Planetengetriebe 16 den antreibenden Kupplungsteil 19 und über diesen den angetriebenen Kupplungsteil 28, wobei das Drehmoment von den Kugeln 38 der Radialkugelkupplung auf das Gehäuse 26 der Drehmomentüberwachungsclcmente und auf den Werkzeugkopf 25 übertragen wird.

Während der Rotation ist das Gehäuse 26 miltig im Gehäuse 10 des Schraubbolzensetzgerätes durcli die Spindel 31, die Sechskantflächen 30. die Kugeln 38, die Buchse 37 und den Lagerring 42 mittig geführt.

Sobald der auf den Werkzeugkopf beim Schrauben einwirkende Widerstand so groß geworden ist, daß die durch die Feder 40 gegen die Buchse 37 wirkende Druckkraft durch die hcxauonalen Flächen 30 des kupplungslcilcs 28 überwunden und ¹^ Kugeln 38 nach radial auswärts und rückwärts m die SUmigholmingcn 36 verschoben und die Budi'.e 37 nach rückwärts gegen den Druck der Vorspannieder 40 bewegt wird, dann wird die Schulter 48 der Buchse 37 den Bolzen 48 nach radial einwärts drücken, so daß die Ausnehmung 49 mit dem Stift 44 des angetriebenen Kupplungsteil 28 in Eingriff gelangt. Durch die Bestätigung der /wischen den Kupplungsteilen 19 und 28 eingespannten Trennfeder 32. weiche zusammengepreßt stärker als die Nullstellungsleder 35 ist. wird der angetriebene Kupplungsteil 28 dann axial in den Ringslutzen 37 gegen seinen Boden gedruckt, wobei der Stift 44 gegen den Boden der Ausnehmung 49 stößt (Fig. ό). Dadurch wird das Zuführventil 13 um einen gewissen Betrag in Richtung auf seinen Sitz abgesenkt, allerdings nicht soweit, daß es die Luftzufuhr zum Motor Il unterbricht. Der antreibende Kupplungsteil 28 rotiert weiterhin gleitend gegenüber dem Gehäuse 26 der ^rehmomentüberwachungselemente, an der Gleitfläche 21 zusammen mit der entspannten Trennfeder 32, welche auf dem Boden der Bohrung 22 und der Ringnut 33 gleitet, wobei zur Reibungsverringerung Gleitringe aus beispielsweise Bronze vorgesehen sein können. Der Werkzeugkopf 25 bleibt somit so lange stehen, bis der Bediener das Gehäuse 10 des Schraubbolzensetzgerätes von dem einzuschraubenden Bolzen zieht. Durch das Abziehen des Gerätes entspannt die Trennfeder 32 weiter (F i g. 1), da die Nullstellungsfeder 35 nunmehr den angetriebenen Kupplungsteil 28 auf die Mundöflnung des Ringstutzens 27 drücken kann, so daß sich dadurch der Stift 44 aus der Ausnehmung 49 bewegt und durch den Bolzen 45, welcher durch die Feder 46 nach radial außen in Anlage an die Hülse 37 zurückgeschoben wird blockiert wird. Gleichzeitig hiermit sinkt das ZuführveiKil 13 auf seinen Sitz 14. so daß die Druckluftzufuhr zum Motor 11 unterbrochen wird und der Motor anhält.

Als eine Alternative kann der Stift 44 und die Ausnehmung 49 so dimensioniert sein, daß das Zufuhrventil 13 schon auf seinem Sitz 14 absinkt, sobald die DrehmomentüberwachungseleiTicnte aktiviert und der Bolzen 45 derart verschoben werden konnte, daß die Ausnehmung 49 in Eingriff mit dem Stift 44 gelangt. Bei dieser Ausführung sind die Kupplungsklauen 20. 29 so lang, daß sie miteinander in ständigem Eingriff stehen. Das plötzliche Anhalten beim Lösen bewirkt, daß der Motor 11 über das Getriebe 16 und die Kupplungen 20. 29 alle Teile in der Kraftübertragung unter einer verbleibenden Antriebs-Drehmomcntlast hält. Zum Abziehen des Schraubbolzensetzgerätes 10 muß der Bedienet- daher von Hand eine Drehbewegung zum Lösen dieser verbleibenden Belastung ausführen, was bei reihenweisen Festziehen von Schraubbolzcn zu einer schnellen Ermüdung führen kann.

Tm Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 sind die Drehmomentübcrwachungselcmente mit dem antreibenden Kupplungsteil anstatt mit dem angetriebenen verbunden. \us Konsequenz befindet sich das Gehäuse 26 der Drchmomcntübcrwachungselemente in Eingriff mit dem Abgangsende des Planetenradgetriebes, und zwar über eine Welle 55, deren Ende als Sechskant 54 ausgebildet ist. Die Feder 40 ist um die Welle 55 angeordnet. Der Werkzeugkopf 45 ist mit dem angetriebenen Kupplungsteil 56 einstückig ausgeführt, wohingegen der antreibende Kupplungsteil

57 unter Steuerung der Automatik der Drehmomentübcrwachungselcmentc sieht. Diese Steuerung stimmt voil mit der Drelimomentüberwachiiiig im Ausfiihrungsbeispiel der Fig. I bis 6 überein. In aktivierter Stellung der Drehmomentiiberwachungselemente und bei expandierter Trennfeder 32 bezogen auf den angetriebenen Kupplungsteil 56 ragt er in den Führungsstutzen 27 des Gehäuses 26 hinein, so daß die Drehkraftübertragung auf den Werkzeugkopf 25 unterbrochen ist. Die Welle 55 liegt am Lager 18 an. und zwar mittels eines Paares relativ weicher Bcllevillfedern 58. die zusammengedrückt sind, sobald die Trennfeder 32 während der Bewegung des Werkzeugkopfes 25 gegen seine eingezogene Position zusammengedrückt wird, wobei gleichzeitig die Welle 55 in das Schraubbolzensetzwerkzeug 10 eingedrückt wird. Dieses Andrücken wird zur Betätigung des Ventilstößel 51 mittels einer Innenfläche 60 in der Welle 55 ausgenutzt, so daß das Zufiihrventil 13 von seinem Sitz 14 angehoben wird, wenn die Kupplungsteile 56 und 57 in Eingriff stehen. Beim Lösen bleibt das Ventil 13 so lange offen, bis der Schraubenzieher 10 von dem Schraubenkopf und dem Werkstück angehoben wird. Die Teile in F i g. 5 arbeiten hei den anderen Vorgängen in gleicher Weise wie die Teile des erstbeschriebenen Ausführungsbeispieles. so daß sich eine weitere ausführliche Beschreibung erübrigt. Die Spannung der Belastungsfeder 40 kann durch eine Bohrung 59 im Gehäuse 10 des Schraubbolzensetzgerätes oder durch Abnehmen des Gehäuses 10 eingestellt werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schraubbolzensetzgerät mit Drehmomentüberwachung in der Kraftübertragung zwischen einem im Gerät eingebauten Motor und einem Werkzcugkopf. welcher über einen antreibenden und einen angetriebenen Kupplungsteil drehbar und zwischen einer eingezogenen und einer ausgefahrenen Stellung axial beweglich ist. wobei der angetriebene Kupplungsteil in eingezogener Werkzeugkopfstellung gegen eine Trennfeder in axialem Eingriff mit dem antreibenden Kupplungsteil steht und die Drehmomentüberwachungselemente ansprechen, sobald der Drehwiderstand am Werkzeuekopf einen eingestellten Drehmomemwert übersteigt, wobei gleichzeitig die Kupplungsteil ausrücken, während der Werkzeugkopf jn eier eingezogenen Position verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß so einer der Kupplungsteile (28. 57) im Gehäuse (26) der Drehmomentüberwachiingselemente axial beweglich geführt ist und sich bei zusammengedrückter Trennfeder (32) an einem Ouerbolzen (45) abstützt, wenn sich der Werkzeugkopf (25) in seiner eingezogenen Position befindet, wobei der Ouerbolzen (45) beim .Ansprechen der Drehmomentüberwachimg verschiebbar ist und dabei eine Au^kupphmgsbcwcguiig des Kupplungsteil relativ zum Gehäuse (26) durch die Expansion der Trennfeder (32) gegenüber dem anderen Kupplungsteil (19. 56) auslöst.

2. Schraubbolzensetzgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) der Drehmomentüberwachungselemente eine konische Ausnehmung (27) besitzt, an dessen Mündung einer der Kupplungsteile (28. 57) axial verschiebbar gegen die Spannung einer Nullstcllungsfeder (35) angeordnet ist. deren Spannkraft geringer als die der Trennfeder (32) ist.

3. Schraubbolzensetzgerät nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Ouerbolzen (451 radial verschiebbar im Gehäuse (26) innerhalb des Ringstutzens (27) gelagert ist und dei Kupplungsteil (28) mittels eines zur Drehachse koaxialen Stiftes (44) gegen den Bolzen (45) anliegt.

4. Schraubbolzensetzgerät nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Ouerbolzen (45) bei aktivierter Drehmomentiiherwacluing radial in das Gehäuse (26) der Drehmomentüberwachiingselcmcnte gegen eine Feder (46) drückbar ist. wobei der Stift (44) zum Lösen de? Kupplungsteiles (28. 57) in Eingriff mit einer Ausnehmung (49) im Bolzen (45) gelangt.

5. Schraubbolzensctzgeräl nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil (28. 57) der Drehmomentübcrwaeluingselemente einen vielcckigcn äußeren Teil (30) besitzt und der Ringstutzen einen Teil einer an sich bekannten Radialkugelkupplung (26. 38) darstellt, deren Kugeln (38) von einer axialverstellbaren Belastungsfeder (40) über eine Buchse (37) gegen die Vieleckflächen (30) des Kupplungsteiles (28. 57) gedrückt werden, wobei die Buchse (37) mit dem Ouerbolzen (45) in Eingriff steht und diesen verschiebt, sobald die Drehmomentüberwachimgselcmente durch eine radiale Expansion der Kugclkupplung (26. 38) betätigt werden.

6. Schraubbolzensetzgerät nach Anspruch 1. mit einem Druckluftmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Kupplungsteil (28) während der Bewegung des Werkzeugkopfes (25) in seine eingezogene Stellung ein Ziifuhrventil (13) über eine Ventilstange (51) betätigt.

7. Schraubbolzensetzgerät nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (45) in verschobener Position durch seine Ausnehmung (49) ein Gegenlager für den Kupplungsteil (28) darstellt, so daß bei ausgerücktem Kupplungsteil ein Schließen des Zufiihrventils (13) durch den Ventilstößel (51) verhindert wird.

S. Schraubbolzensetzgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (25) eine axiale Gleitfläche (52) besitzt, welche in eingezogener Stellung des Werkzeuekopi'es neuen eine entsprechende axiale Gleitfläche (21) am antreibenden Kupplungsteil (19. 57) anliest.

9. Sehraubbolzenset7gerät nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (21. 52) als Ringflächen ausgebildet sind, die die Einrückclcrnenlc (20. 29) der Kupplungsteile umschließen.

10. Schraubbolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kupplungsteil (28. 57) durch eine von der Trennfeder (32) umschlossene Zentralwelle (31) im anderen Kupplungsteil (19. 56) drehbar und axial gleitend geführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen