DE2046503A1

DE2046503A1 - Schlagschrauber

Info

Publication number: DE2046503A1
Application number: DE19702046503
Authority: DE
Inventors: Hanns Belle Mead Kramer Reginald W Paule> Leo Skillman NJ Hornschuch (V St A )
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1969-10-02
Filing date: 1970-09-21
Publication date: 1971-04-15
Also published as: BE757006A; JPS496878B1; US3608131A; DK124735B; GB1287175A; FR2064892A5

Description

PATENTANWÄLTE

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TEL 0311 ' 762907 TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0184057 TEL. 0811 · 225585 ■ TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

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Ingersoll-Rand- Company New York, N.Y. / USA

Schlags chrauber

Die Erfindung betrifft einen Schlagschrauber mit einer Einrichtung zum Ermitteln des von diesem abnehmbaren Drehmoments und zum Abschalten des Motors beim Erreichen eines vorbestimmten Drehmoments, mit einem einen Motor einschliessenden Antrieb, einem rotierenden Schlagmechanismus, einer Spindel zum Übertragen einer Serie von Schlägen auf ein Befestigungselement, einem nachgiebigen, im Antrag zwischengeordneten Torsionselement zum Übertragen einer Drehmomentbelastung in diesem Antrieb und in Abhängigkeit von dieser nachgebend, und einem starren Element zum Verdrehen und Halten des Trosionselements in einer Stellung, in der eine Vorspannung bestimmten Wertes

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auf dieses ausgeübt wird, bis das auf das Torsionselement wirkende Drehmoment den Vorspannungswert übersteigt.

Ein bekannter Schlagschrauber der oben beschriebenen Art ist in der USA-Patentschrift 2,822,677 offenbart. Durch die Vorspannung des Torsionsstabs überträgt dieser die Drehniomentbelastung als starre Kupplung so lange, wie ,die übertragene Drehmomentbelastung gleich oder niedriger als der Vorspannungswert des Torsionsstabs ist. Wenn das durch den Schlagmechanismus auf den Torsionsstab ausgeübte Drehmoment den Vorspannungswert übersteigt, beginnt der Torsionsstab anstelle einer starren Kupplung als Feder zu wirken und weicht aus und federt zurück, wobei überschüssige Schlagkraft absorbiert und vernichtet wird, ohne dass diese auf das Befestigungselement übertragen wird. Dieser Torsionsstab ist allgemein als vorgespannter oder vorbelasteter Torsionsstab bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung für einen Schlagschrauber zu schaffen, die den Antrieb desselben beim Überschreiten einer auf den Torsionsstab wirkenden Drehmomentbelastung abschaltet und zuverlässig arbeitet. Dabei soll die Drehmomentbelastung kontrollierbar und abtastbar sein und die Abschaltung des Antriebs als Reaktion auf das Erreichen einer vorbestimmten Drehmomentbelastung erfolgen, wobei das Steuerbzw. Abtastsystem sowie die Abschalteinrichtung für den Antrieb einfacher Konstruktion sein sollen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Schlagschrauber dadurch erreicht, dass der Antrieb bzw. der Motor das Schlagschraubers mittels eines

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durch ein strömendes Medium betätigtes Ventil an- und abgeschaltet wird, welches mit einem Strömungskanal in Verbindung steht, der sich durch den Torsionsstab erstreckt und einen normalerweise durch das vorgespannte Teil des Torsionsstabs geschlossenen Auslass aufweist und an diesem endet. Wenn der Torsionsstab in Abhängigkeit vom Ansteigen des Drehmoments über einen vorbestimmten Wert verdreht bzw. aufgewunden wird, wird dieser Auslass geöffnet, wobei ein Strömungssignal erzeugt wird, welches das Schliessen des Ventils und dadurch die Unterbrechung der Energiezuführung für den Antriebsmotor bewirkt. ■

In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel für den Schlagschrauber gemäss der Erfindung schematisch dargestellt, das anhand der nachstehenden Beschreibung im einzelnen erläutert wird, wobei sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie durch die beiliegenden Patentansprüche weitere Vorteile aus der Anwendung der Erfindung ergeben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schlagschrauber mit der erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig. 2, 3 und h Schnitte längs der Linien 2-2, 3-3 und ^ h-k in Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung der Teile, die am vorderen Ende des Schlagschraubers gemäss Fig. 1 angeordnet sind,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen Schlagschrauber gemäss eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Einrichtung und.

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Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6.

Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Schlagschrauber weist ein Gehäuse 2 mit einem Vorderteil 3» einen Griff k und eine hintere Abdeckung 5 auf. Der Griff 4 trägt einen Auslöser 6, welcher mit einem nicht dargestellten Drossel- * ventil in Verbindung steht und den einem Motor 7 zugeführten Strömungsdruck steuert. Der Motor 7 weist eine hohle Motorwelle 8 auf, die mit einem bekannten rotierenden Schlagmechanismus 9 gekuppelt ist, welcher seinerseits einen Hammer 10 und einen Amboss 11 aufweist. Der Schlagmechanismus 9 erzeugt auf bekannte Weise Schläge auf eine Spindel 12. Die oben beschriebene Konstruktion ist bekannt und daher nicht in ihren Einzelheiten erläutert.

™* OTT.

Der Amboss 11 weist ein einstückig mit diesem gearbeiteten sich nach vorn erstreckenden rohrförmigen Teil 15 auf, der in einem Lager 16 im Vorderteil 3 des Gehäuses 2 gelagert ist. Der rohrförmige Teil 15 des Ambosses umgibt einen langgestreckten Torsionsstab 17f an dessem hinteren Ende 18 ein quadratischer Ansatz unverdrehbar in einem entsprechend geformten Loch im Amboss 11 eingesetzt ist, so dass die durch den Amboss 11 vom Hammer aufgenommenen Schläge mittels starrer Kupplung auf das obere Ende des Torsionsstabs 17 übertragen werden. Das vordere Ende des Torsionsstabs 17 -ist integrierend mit der Spindel 12 verbunden, die für den Kontakt mit einem Werkzeug, beispielsweise mit einer Nuss zum Anziehen einer Mutter oder einer Schraube mit einem quadratischen Loch mit einem Sockel ausgestattet ist.

Die durch den Amboss 11 aufgenommene Schlagenergie wird mittels des Torsionsstabs 17 auf ein Werkstück über-

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tragen. Um dies zu ermöglichen, muss der Torsionsstab verdreht oder vorgespannt werden, und zwar bis zu einem Vorspannungswert, welcher gleich oder grosser als das den Schlägen entsprechende, zu übertragende Drehmoment ist. Nach diesem Verdrehen des Torsionsstabs 17 auf eine vorgegebene Belastung wirkt dieser als starre Kupplung beim Übertragen der Drehmomentbelastung, die gleich oder kleiner als die Vorspannung des Torsionsstabs ist. Mit anderen Worten gesagt erfolgt keine weitere Verdrehung oder kein weiteres Nachgeben des Torsionsstabs 17» so lange die darauf ausgeübte Drehmomentbelastung den Vorspannungswert nicht übersteigt.

Wenn die Schlagbelastung auf den Torsionsstab 17 den Vorspannungswert übersteigt, weicht der Torsionsstab aus oder dreht sich zusätzlich bei jedem Schlag weiter auf, um dann zurückzufedern, was in einer im wesentlichen durch den Torsionsstab verursachten Energieabsorption resultiert, ohne dass diese Energie auf das Werkstück übertragen wird. Der Torsionsstab 17 wirkt daher als Sicherheit für die Begrenzung eines maximal anwendbaren Drehmoments auf ein Werkstück bis auf einen Drehmomentwert, der im wesentlichen der Vorspannung des Torsionsstabs 17 entspricht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage oder Einrichtung zum Ermitteln des Beginns des weiteren Verdrehens des Torsionsstabs und als Reaktion dazu zum Abschalten des Schlagschraubertnotors. Der Torsionsstab 17 enthält daher einen axialen Strömungskanal 20 und ein Paar von sich radial von diesem erstreckende Ansätze 21 am vorderen Ende 12. Der Strömungskanal steht in Verbindung mit

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einem Paar von Seitenkanälen 22, die sich radial auswärts erstrecken und in Auslassöffnungen 23 enden, die in den Flächen der Ansätze 21 angeordnet sind. Beim Betrachten der Fig. 2 ist zu erkennen, dass die Seitenkanäle 22 in Form eines Z gestaltet sind, wobei die Auslassöffnungen 23 in den Flächen der Ansätze 21 angeordnet sind, die, bezogen auf den Uhrzeigersinn, an der Vorderseite der-• selben liegen. Ein Rohr 25 mit einem Paar von diametral angeordneten Schlitzen 26 im vorderen Ende desselben ist, den Torsionsstab 17 umhüllend und mittels der Schlitze 26, in welche die Ansätze 21 eintreten, mit diesem gekuppelt. Das Hauptteil des Rohres 25 erstreckt sich rückwärtig von den Ansätzen 21 und weist ein hinteres Ende 27 auf, welches im vorderen Ende des rohrartigen Teils 15 des Ambosses 11 gelagert ist.

Das Äussere des rohrartigen Teils 15 enthält eine Anzahl von spiralförmig verlaufenden Keilnuten 29 und der Umfang des Rohres 25 eine Anzahl von sich längs erstreckenden Keilnuten 30, die gleichzeitig mit einem Gewinde 31 versehen sind. Eine Hülse 33 ist über das Rohr 25 und das rohrartige Teil 15 geschoben und enthält zusammenwirkende axiale Nuten im vorderen Ende und spiralförmige Nuten am hinteren Ende, um das rohrartige Teil 15 mit dem Rohr 25 zu verbinden. Eine Mutter Jk ist auf das Gewinde 31 des Rohres 25 aufgeschraubt und liegt am vorderen Ende der Hülse 33 an, wobei eine Verstellung zwecks Verdrehung des Torsionsstabs 17 möglich ist und wodurch eine Vorspannung auf den Torsionsstab 17 ausgeübt werden kann. Die Hülse 33 verdreht den Torsionsstab 17, wenn sie innerhalb der spiralförmigen Nuten 29 infolge der Steigung derselben nach hinten verschoben wird.

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Infolge der Anordnung der Auslassöffnungen 23 an den Flächen der Ansätze 21 in Richtung des Uhrzeigersinns werden die Seiten der Schlitze 26 gegen die Auslassöffnungen 23 gedrückt und dichten diese dabei ab, wenn der federnde Torsionsstab durch Verdrehen der Mutter 34 auf dem Rohr 25 zwecks Bewegung der Hülse 33 nach hinten in den spiralförmigen Nuten 29 verdreht wird. Die Seitenflächen der Schlitze 26, welche die Auslassöffnungen abdecken, si*nd so bearbeitet, dass sie eine zuverlässige Abdichtung bewirken, wenn sie die Auslassöffnungen 23 abdecken, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Bei der Betrachtung der Fig. 2 ist zu erkennen, dass, wenn das auf den Torsionsstab 17 wirkende Drehmoment die Vorspannung übersteigt, der Torsionsstab weiter verdreht wird, und zwar entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch die Auslassöffnungen 23 durch Abheben der Seitenflächen der Schlitze 26 geöffnet wer-den, welche normalerweise die Auslassöffnungen 23 abdichten. In diesem Augenblick bewirkt die Entspannung in den Auslassöffnungen 23 und dem angeschlossenen Strömungskanal 20 die Entwicklung eines Signals, welches zum Abschalten oder Anhalten des Motors 7 verwendet wird.

Der Auslöser 6 steuert die Zufuhr des Strömungsdrucks zu einer Einlassöffnung 35» welche in eine Kammer 36 mit-einem Abschaltventil 37 führt, das normalerweise offen und in geschlossenem Zustand wirksam ist, um die den Werkzeugmotor 7 antreibende Strömung abzusperren. Die Kammer 36 ist in einen Einlassteil 38» einen Zylinder 39 und eine Auslassöffnung kO unterteilt, welch letztere sich zum Motor 7 erstreckt. Das Ventil 37 weist einen Ventilsitz kl zwischen dem Ein-

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lassraum 38 ιιηά dem Zylinder 39 auf. Als Ergebnis dieser Anordnung strömt die Strömung durch die Einlassöffnung 35, den Einlass 38, den Ventilsitz '4I , den Zylinder 39 und durch die Auslassöffnung kO zum Motor 7·

Ein Ventilkörper ^3 ist gleitbar im Zylinder 39 gelagert. Der Ventilkörper h"} weist einen Ventil kopf kk auf, der axif dem Ventilsitz ^1 zwecks Abschl iessen des Einlassraumes 38 vom Zylinder 39 aufsitzt. Eine Feder k$ ist im Zylinder 39 angeordnet und drückt den Ventilkörper kj in seine normalerweise offene Stellung, wie sie in Fig.1 gezeigt ist. Das hintere Ende des Zylinders 39 enthält eine Steueröffnung hb_$ die mit einem Kanal ^7 in der Abdeckung 5 in Verbindung steht. Das Teil des Zylinders 391 in dem die Feder k5 und die Steueröffnung ^6 angeordnet sind, wird als Steuerkatnmer k8 bezeichnet.

Der Vontilkörper k"} enthält eine kleine Entlüftungsöffnung ^9» die sich zwischen dem Einlassraum 38 und der Steuerkammer ^8 erstrockt. Diese Entlüftung soff mmg k9 bewirkt, dass der in den Einlassraum 3& eintretende Druck langsam in die Steuerkammer kS innerhalb des Zylinders 39 ani unteren Ende des Ventilkörpers k'J eintritt. Nach-dem der Druck im Einlassraum 38 aufgebaut ist, bewirkt eine plötzliche Entlüftung der Steuerkammer k8 ein Druckgefälle über dem Ventilkörper k3, wobei dieser schnell gegen die Wirkung der Feder A5 geschlossen wird.

Der Kanal kj in der Abdeckung 5 führt zu einem Rohr 52, welches sich axial von der Abdeckung 5 durch die hohle Motorwello 8 in das hintere Ende des Strömungskanals

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im Torsionsstab 17 erstreckt. Geeignete Dichtungen sind an beiden Enden des Rohres 52 angeordnet, um Undichtigkeiten an diesen Stellen zu verhindern.

Die Verbindung des Strcitimngskanals 20 im Torsionsstab 17 mit der Steuerkammor h8 im Ventil 37» das Öffnen der Auslassöffnungen 23» in Abhängigkeit vom Ansteigen des Drehmoments über die Vorspannung des Torsionsstabs, führt zur Entlüftung der Steiierkaramer h& und verursacht den Ventilkörper 43,das den Motor 7 antreibende strötuende Medium abzuschalten.

Die Mutter "}h ist an ihrer hinteren Stirnfläche mit einer Serie von abgeschrägten Zähnen 53 versehen, welche den Zähnen 5^· eines üblicherweise verwendeten SpannschlüsseIs 55 angepasst sind, der zum Anziehen von Bohrfuttern etc. verwendet wird. Während der Anwendung eines derartigen Schlüssels 55 liegt der Schaft 56 desselben in einer radialen Bohrung, welche in dex' Hülse 33 gemäss Fig. 5 angeordnet ist.

Zum automatischen Sichern der Mutter "^h in einer eingestellten Stellung auf der Hülse 33 nach Abziehen des Spannschlüssels 55 gemäss Betriebsstellung in Fig. 5 ist diese mit einem durch eine Feder 58 beaufschlagten Zapfen 57 versehen, der gleitbar in einem ents pr echeiiden Längsschlitz so angeordnet ist, dassdie vordere Kante der Hülse 33» welche eine Serie von nach unten offenen Einkerbungen 59 aufweist, im Bereich dieses Zapfens liegt, so dass dieser dort eintreten kann und die Mutter 3k gegen eine üelativverdrehimg zur Hülse 33 sichert. Ein Ring 51 umgibt die Ilül «e

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und Liegt gegen das vordere Toil des Zapfens 57 an, wobei dieser vorwärts beweg! ich ist, um den Zapf_fen 57 aus der Kerbe 59 auszuheben. Der Ring 51 Ist weit genug, um zum Teil das Loch in der Hülse 33 abzudecken, wenn der Spannschlüssel 55 entfernt ist, so dass er nach vorn gedrückt werden muss, wenn der Schaft in seine Öffnung eingeführt werden soll. BeLm Vorwärtsbewegen des Rings 51 wird der Zapfen 57 aus der Kerbe 59 ausgehoben, wobei eine automatische Freigabe der Mutter '}h erfolgt und der Spannschlüssel 55 gedreht werden kann.

Ein zweites AusführungsbeispLel ist bei einem Schlagschrauber 6U in den Figuren 6 und 7 dargestellt und unterscheidet sich von dem geraäss Fig, I durch einen vorgespannten Torsionsstab, der zwischen dem Motor 7 und dem Schlagmechanismus 9 angeordnet ist.

Die hohle Motorwelle 8 ist mit einer sich nach hinten erstreckenden Verlängerung 6\ versehen und ein Torsionsstab 62 enthält einen mittigen Strömungskanal 63 der durch einen kurzen Schlauch 64 mit einer Öffnung 65 verbunden ist, welche in der Verlängerung 61 vorge sehen ist. Die Öffnung 65 ist durch eine rotierende Verbindung mit einem Kanal 66 verbunden, welcher zur Steuerkammer k8 des Ventils 37 führt.

Das vordere Ende des Torsionsstabs 62 weist ein Z-förmiges Teil 67 auf, welches zwischen den parallelen FLächen 68 eines Schlitzes am vorderen Ende der Motor wolle 8 gesichert ist. Das Z-föruiige TeLL 67 enthüLt

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einen Querkaiial b9, welcher mit dem mittigen Kanal 63 in Verbindung steht und in Auslassöffnungen 70 endet, die am Ende jedes Schenkels des Z-förmigeii Teils vorhanden sind, ähnlich den Au si assöi'fnungen 23 im ersten Ausführungsbeispiel. Der Torsionsstab 62 enthält weiter eine mit einer Kei1verzahnung versehene Verlängerung 71 1 die voi' dem Z-ftfrnrigen Teil 65· angeordnet und in üblicher Weise zwecks Antrieb des Schlagmechanismus S^ gekuppelt isi.

Normalerweise sind din Öffnungen JO durch die dagegen angepressten Flächen 68 der Motorwelle geschlossen, und zwar infolge der Vorspannung des Torsionsstabs 62, wie es im ersten Ausführungsbedspiel beschrieben worden ist. üiesei' Zustand wird aufrechterhalten, bis das auf den Torsionsstab 62 einwirkende Drehmoment die Vorspannung übersteigt. Sobald die Öffnungen 70 freigegeben werden, entlüften diese die Stetierkammer ^8, wodurch der Yeniilkörper die Energiezufuhr zum Motor J absperrt.

Das hintere Teil des Torsionsstabs 62 trägt spiralförmig angeordnete Zähne 72, welche in entsprechend gearbeitete Zähne der Verlängerung 61 eingreifen. Die hintere Endfläche des Torsionsstabs 62 liegt an einer Schraube 73 an, welche in die Verlängerung 61 eingeschraubt ist, so dass eine Vorwärtsbewegung der Schraube 73 den Torsionsstab 62 nach vorn schiebt und ihn dabei verdreht, um die Vorspannung zu bewirken.

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Claims

Hi

Patentansprüche

.) Schlagschrauber mit einer Einrichtung zum Ermitteln des von diesem abnehmbaren Drehmoments und zum Abschalten des Motors beim Erreichen eines vorbestimmten Drehmoments, mit einem einen Motor einschliessenden Antrieb, einem rotierenden Schlagmechanismus, einer Spindel zum Übertragen einer Serie von Schlägen auf ein Befestigungselement, einem nachgiebigen, im Antrieb zwischengeordneten Torsionselement zum Übertragen einer Drehmomentbelastung in diesem Antrieb und in Abhängigkeit von dieser nachgebend, und einem starren Element zum Verdrehen und Halten des Torsionselements in einer Stellung, in der eine Vorspannung vorbestimmten Wertes auf dieses ausgeübt wird, bis das auf das Torsionselement wirkende Drehmoment den Vorspannungswert übersteigt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, wenn das Torsionselement (17) weiter verdreht wird, und ein Ventil (37)» welches durch das erzeugte Signal betätigt wird, um den Motor (7) anzuhalten.
2. Schlagschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein Strömungssignal ist,
3. Schlagschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionselement (17) die Form eines sich axial erstreckenden Torsionsstabs hat und einen

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sich axial erstreckenden Strb'mungskanal (20) mit einem Auslass (23)> nahe eines Endes desselben, aufweist, und dass das starre Element (15»25»3*0 ^^en Auslass (23) vor dem Erreichen des vorbestimmten Drehmoments abdichtet und beim Erreichen desselben den Auslass (23) öffnet.
4. Schlagschrauber nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das starre Element (15»25»34) unverdrehbar an einem Ende des Torsionsstabs (17) angreift und eine Anlagefläche (26) den Auslass normalerweise abdeckt.
5» Schlagschrauber nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (20) im Torsionsstab (17) mit dem Ventil (37) so in Verbindung steht, dass der Motor (7) beim Offnen des Auslasses (23) abgestellt wird,
6. Schlagschrauber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (I7) den rotierenden Schlagmechanismus (9) mit der Spindel (12) verbindet.
7. Schlagschrauber nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (17) den Motor (7) und den Schlagmechanismus (9) miteinander verbindet.
8. Schlagschrauber nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, dass das starre Element (15»25»3*0 ein rohrartiges Teil (I5) aufweist, welches den Torsionsstab

(17) umgibt und unverdrehbar am anderen Ende (8) des

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Torsionsstabs 07) gesichert und mit dem einen Ende (21) des Torsionsstabs (17) durch ein Zwischenstück (25) verbunden ist, und so den Torsionsstab in der vorgespannten verdrehten Steiiung hält.

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L e e r s e i t e