DE2141310A1

DE2141310A1 - Drehmomentenabhängiges Luftschließsteuerventil für pneumatisch betriebene Werkzeuge

Info

Publication number: DE2141310A1
Application number: DE19712141310
Authority: DE
Inventors: Raymond John; Amtsberg Lester A.; Utica N.Y. Schaedler (V.StA.)
Original assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Current assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Priority date: 1970-08-19
Filing date: 1971-08-18
Publication date: 1972-02-24
Also published as: US3667345A; FR2104481A5

Description

Dr. Hans-Heinrich Willratü Dr. Dieter Weber

!PATENTANWÄLTE

TelegEmnnaäiesse: WILLPATENT

fostsduxfc: Brsmkfort/Main 67 65

laokj Diesdner Bank AG., Wiesbaden

Konto Nr. 276 807

D-62 WIESBADEN -Jg.Aug. 1971 Postfach i327 ,

V/G O

Gustav-freytaj-StraBe 25 '

Telefon (06121) 372720

File 2085

Chicago Pneumatic Tool Company, TTew York, Έ. Y. (USA)

Drehmomentenabhängigea Luftachließtellerventil für pneumatisch, betriebene Werkzeuge

Priorität: vom 19. August 1970 in USA, Ser. No. 65 059

Die Erfindung bezieht sich auf Drehmomentensteuervorrichtungen für den Luftabschluß für pneumatisch betriebene Werkzeuge, z. B. Drehschrauber u. dgl., die für den Antrieb von mit Gewinde versehenen Befestigungselementen, z. B. Schrauben oder Muttern, verwendet werden. Allgeraeiner Zweck der Vorrichtung ist ea, die Betriebsluftzufuhr zum Motor automatisch abzuschließen, wenn ein vorbestimrates Drehmomentenmaß dem Werkstück zugeführt worden ist.

209809/0273

- 2

Steuervorrichtungen dieser allgemeinen Art sind bekannt aus den USA-Patent schrift ep. 2 952 176 und 3 373 824, nach denen die Vorrichtung in dem Werkzeugkörper zwischen dem Drosselventil und dem Motor eingeschlosser ist. Diese bekannten Vorrichtungen sind keine vollständig vom Gehäuse des Werkzeugs getrennt angeordnete Elemente. Infolge ihrer Konstruktion können sie nicht von dem Gehäuse fortgenommen oder in dieses als eine einzelne Einheit eingebaut werden, sondern müssen Stück für Stück darin angeordnet werden. Es ist auch erforderlich, daß Peile des Gehäuses zur Aufnahme ihrer Teilstücke abgenommen werden müssen. Ferner ist die Vorrichtung nach der USA-Patentschrift 3 573 824 von komplexem Aufbau, der offensichtlich wegen ihrer grossen Empfindlichkeit erforderlich ist. Die bekannten Geräte weisen weder die vorteilhafte Konstruktion noch Merkmale der vorliegenden Erfindung auf.

Ein Vorteil besteht "bei der Erfindung darin, daß eine vollständig angeordnete Einheit oder Dose getrennt vom Werkzeug vorliegt,und daß die vollständig angeordnete Einheit als solche an das Werkzeug angepaßt oder von diesem entfernt werden kann«

Ein anderer Vorteil der Erfindung lie^t in der Konstruktion des Ventilelementes, das so ausgebildet ist, daß es pneumatisch über seinen umfang durch die Verwendung von Unifangskanälen ausgeglichen wird» wodurch, es in der

20 98 09/0273 " ³ "

Lage ist, mit minimaler Reibung zu arbeiten. Dieses Merkmal dient auch, als ein Mittel zum Sammeln restlichen Ölnebels von der Arbeitsluft und seiner Verwendung als Schmiermittel fur das Ventil.

Bin weiteres Merkmal ist die Ausbildung des Kolbens und Stabes des Ventils, weshalb keine komplexe Präz'isionsherstellung noch mehrfache Öffnungslöoher erforderlich

Ein weiterer Vorteil ist durcn einen Führungskörper gegeben, der nicht nur der Führung des Ventils in seiner Bewegung dient, sondern auch als Ausgleichshaiterung für das Ventil dient. Zusätzlich dient dieser Körper der Dichtung der Kolbenkammer gegen unerwünschte Luftleokage.

Ein anderes Merkmal besteht in der Verwendung einer Schrauben- und Laufmutternkombination für Einstellungen bei der Federbelastung. Der mit Gewinde versehene Bereich der Schraube ist stets gänzlich im Inneren der Einheit enthalten und gegen Staub und Schmutz geschützt.

Die Laufmutter kann keinesfalls unabhängig von ihrer eingestellten Position arbeiten. Dies rührt von *r Zuordnung zum Einstellen der Schraube und Laufmutter einer Hülsensperre her, sowie einer Rückhalteverschließkappe für die im Gewindeeingriff mit der Hülsensperre, stehende Ein-

209809/0273

2H1310

heit. Bei dieser Anordnung übt die Last der Ventilfeder eine konstante lineare Last durch die Laufmutter und die Schraube auf die Kappe relativ zur Hülsensperre aus.

Weitere Yorteile,Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Ea zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch ein pneumatisch angetriebenes Drehschrauberwerkzeug, in dem das Luftverschließsteuerventil als , in eine Bohrung eingepaßt gezeigt ist, die sich quer zum Gehäuse des Werkzeugs erstreckt; es ist nur so viel des Werkzeuges dargestellt, wie zur Illustration der Anordnung notwendig ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ventileinheit entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit in vertikalem Schnitt der Hülsensperre,

¹⁵¹Ig. 4. eine Einzelheit in vertikalem Schnitt durch das Ventil,

Fig. 5 eine Bodenansicht des Ventils und Fig. 6 eine Seitenansicht der Einstellschraube imd

-laufmutter.

- 5 -209809/0273

In den Figuren ist ein luftbetriebenes Werkzeug, z. B. ein Drehschrauber 8,gezeigt, in dem ein Luftabschließsteuerventil 9 eingeachloaaen ist? nur ao viel von dem Drehschrauberwerkzeug iat gezeigt, wie für daa klare Veratändnia der Erfindung erforderlich iat. Daa Werkzeug weiat ein Gehäuse 10 auf, in dem ein von Hand betätigbares Drosselventil 11 zur !Regulierung dea Druckluftstromea zu einem luftgetriebenen Motor 12 dea Werkzeuges eingeachloaaen iat. Der Motor ist von der üblichen Art mit radial gleitbaren Schiebern im Rotor. Daa Ventil 9 iat in dem Gehäuse im wege dea Luftatromea zwischen dem Drosselventil und dem Motor eingepaßt. Während dea Betriebes des Werkzeuges beim Herunterdrehen einer Mutter apricht daa Ventil auf eine vorbestimmte Drehmomenteniaat auf den Motor afc, um den Strom der Arbeitaluft vom Droaselventil zum Motor abzuschließen.

Das Ventil 9 hat die Form einer Dose oder Kapsel.. Es weiat einen rohrförmigen Mantel 13 auf, der an einem Ende vermittels einer einstückigen Wand 14 verschlossen und mit einer Kappe 15 an seinem anderen Ende versehen ist. Alle Komponenten der Einheit sind in der Dose enthalten. Eine außen mit Gewinde versehene Sperrhülse 16 koppelt die Kappe an den Mantel. Die Hülse iat zum Teil in den Mantel hineingeachraubt; ferner apringt ein Teil derselben aus dem Mantel vor, über den die Kappe geschraubt ist.

Her Mantel hat eine Seibeneinlaßöffnung 17, mib der 209809/0273 " ⁶ ""

2H1310

das Drosselventil über einen Gehäusedurchgang 18 verbunden ist. Ein Bogenschlitz 19, der eine Auslaßöffnung durch eine Seitenfläche des Mantels bildet, schafft die Verbindung zu einem Gehäusedurchgang 21 mit der Motorkammer. Der Mantel sieht eine zylindrische Innenkammer 22 vor, in der ein Steuerkolbenventil 23 axial bewegbar in eine offene und. eine geschlossene Stellung bezüglich des Auslasses 19 verschieb· ist.

Das Kolbenventil ist axial an einem Ende eines Kolbenstabes 24 befestigt. Das Ventil hat eine Tragebeziehung zur Wand der Kolbenkammer. Der untere Teil des Kolbenstabes hängt jederzeit gleitbar in einer sich axial duroh eine Ventilführung oder Führungskörper 26 erstreckende Bohrung herab. Die Führung hat einen becherähnlichen Teil 27 größeren Durchmesserg, von dem sich axial ein Stößel kleineren Durchmessers nach unten erstreckt. Der Umfang des becherähnlichen Teils hat eine Stütz- oder Lagerbeziehung zur Wand der Kolbenkammer. Die durch die Wand der Kolbenkammer auf das Ventil 23 und auf die Ventilführung 26 ufirkande Halterung zusammen mit der von der Führung zur Kolbenstange 24 vorgesehenen Halterung hält die Achse des Ventils jederzeit in koinzidierender Beziehung zur Aohse der Kolbenkammer, Infolge dieser vorteilhaften Konstruktion ist das Vent Ll gegen Vibration oder sei bliche Cfsgenbewegung relativ zur Kolbenkammer beständig, und infolgedessen ist es geeignet, sich in letzterer mit minimaler Reibung zn bewegen.

209809/0273 _ η _

2U1310

Das Kolbenventil ist mittels einer Feder 28 gegen ein Ende der Kolbenkammer 22, wie in Fig. 1 gezeigt ist, vorgespannt. In dieser MOrmalposition ist das Ventil sowohl VO^. Auslaß 19 als auch vom Einlaß 17 räumlich frei. Ir. diesem Zustand des Ventil es strömt die aus dem Einlaß 17 in äie Knlbenkammer eintretende Arbeitsiuft durch den Auslaß 19 zum Antrieb des Motors. Die Feder sitzt, wie in den ^ig. 1 und 4 gezeigt ist, an einem Ende in einer ringförmigen Ausnehmung 29 des Ventils; an seinem an- ( deren Ende sitzt es auf einer inneren Schulter 31 der Ventilführung. Eine O-Ring-Dichtung 32 in der Ventilführung dichtet gegen Luftleckage um die Führung von der Kolbenkammer ab.

Es ist eine Einrichtung zum Einstellen der Belastung der Feder 23 auf das Kolbenventil vorgesehen. Diese Einrichtung weist die Ventilführung 26 auf, deren Schulter gegen ein Ende der Feder anliegt,und deren Stößel jederzeit unter Federbelastung in Anlage mit der Laufmutter 33 gehalten wird, üiine einstellbare Schraube 34 ist in der Mutter eingeschraubt und springt an ihrem inneren Ende axial in die Bohrung der Ventilführung vor. Das äußere Ende der Schraube ist mit einem Kopf 35 gebildet,, der einen innerhalb der Sperrhülse 16 angeordneten Flanschteil 36 aufweist, der unter der Federlast auf einem hereingebogenen Eingflansch 5Ί der Kappe 15 ruht. Der Kopf der Schraube ist mit Umfangsspiel in einer Endöffnung 38 der Kappe an-

209809/0273 - 8 -

2 U1 31 Q

geordnet. Ein Schlitz 40 im Kopf der Schraube ragt durch die Öffnung in der Kappe, wodurch ein leichter Zugang eines Drehschraubera oder Schraubenziehers dazu ermöglicht ist. Ein Umfangsapiel. um das Flanschteil 36 des Schraubenkopfes ist vermittels einer inneren Nut 39 in der Sperrhülse vorgesehen, wodurch es ermöglicht ist, daß das Flanschteil sich mit der Schraube relativ zur Sperrhülse dreht. Die Sperrhülse hat eine innere Vieleckwandoberfläche 41 (hier hexagonaler Form), bei der sich eine komplementäre TJmfangsoberfläche der Schraube 33 in axial gleitbarer Beziehung erstreckt. Auf Grund der oben beschriebenen Konstruktion dient die Sperrhülse 16 der Führung der Mutter 33 für relativ axialen Lauf und hält die Mutter gegen eine relative Drehung, wenn die Schraube 34 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird.'

Man erkennt, daß das in Fig. 1 gezeigte Drehen der Schraube in Gegenuhrzeigerrichtung nach Aufbringen eines Drehschraubers auf ihr geschlitztes Ende die Mutter 33 und die Führung 26 nach oben gegen die Feder zu gleiten veranlaßt, um die Federbelastung auf das Ventil 23 zu steigern« Das Drehen der Schraube in Uhrzeigerrichtung dient der Entlastung der Feder auf das Ventil.

Die Schraube 34 hat eine weitere Funktion darin, daß ihr inneres Ende als Anschlag dient, der mit der Stange 24 des Ventils 23 für die Begrenzung einer übermäßigen

- 9 209809/0273

Axialbewegung des Yentila aus seiner Normalpoaition fort zusammenarbeitet. Der Überschuß dieser Bewegung reicht aus, um dem Ventil zu gestatten, die Auslaßöffnung 19 zu schließen und den Strom der Arbeitsluft dort hindurch zu blockieren; aber die Bewegung reicht nicht für das Verschließen der Einlaßöffnung 17 aus, so daß Einlaßluft weiterhin in die Kolbenkammer eintritt, nachdem die Auslaßöffnung geschlossen ist.

Das Kolbenventil 23 ist mit einem beschränkten Durchgang 43 versehen, der mit dem Kolbenkammerbereich am inneren Ende des Ventils durch das Ventil mit leichtem Spiel 44· am rückwärtigen Ende des Ventils in Verbindung steht. Dieses Spiel ist durch den Anschlag mit der Endwand des Mantels eines schmalen, etwas vorspringenden Endes der Kolbenstange geschaffen. In die Kolbenkammer aus der Einlaßöffnung 17 eintretende Arbeitsluft strömt normalerweise frei und mit im wesentlichen gleichem Volumen durch die Auslaßöffnung 19, da letztere im wesentlichen gleiches Flächenmaß hat? es fließt durch den beschränkten Durchgang 43 in dem Ventil zur Füllung des Spiels 44 aus.

Die Oberfläche des rückwärtigen Endes des Kolbenventil neben der* Spiel 44 ist größer als die ihres inneren Endes} wegen der auf das Ventil wirkenden Federlaat

- IO -

209809/0273

2H1310 - ίο -

und der freien Bewegung der Einlaßluft durch den Auslaß entwickelt sich after in dem freien Raum oder Spiel normalerweise nicht genügend Luftdruck, um den Wids-stand der Federlast zu überwinden. Wenn aber auf G-rund der Entwicklung einer vorbestimmten Drehmomentenlast auf dem Fotor - z. B. wenn die Arbeit fertig ist - eich Rückdruck in dem freien Raum 44 entwickelt und aich in ausreichendem Maße aufbaut, um den widerstand der Federlast zu überwinden, drückt der Rückdruck das Ventil 23 nach unten, so daß der Auslaß 19 geschlossen wird. Hierdurch wird der Luftstrom zum Motor blockiert} aber die Einlaßluft strömt weiter so lange, wie das Drosselventil 11 offen ist, diirch den unverschlossenen Einlaß 17 in die Kolbenkammer und durch den beschränkten Durchgang 43 in den leeren Raum 44, v/o sie das Tentil 23 in geschlossener Stellung hält. Wenn das Drosselventil in die geschlossene Stellung freigegeben ist, bringt die Feder das Kolbenventil 23 in seine offene Stellung zurück, wenn die Luft aus dem freien Raum 44 in den Auslaß 19 zur Entlüftung durch den Motor ausströmt.

Das Kolbenventil 23 ist mit mehreren Kanälen 45 gebildet, deren jeder aich ganz rund um seinen Umfang parallel bsabstandet zu den anderen erstreckt, Die Kanäle schaffen einen wünä ^henswerben Vorteil. 3ie ermöglichen die Bewegung des Vent11aa mit minimaler Reibung. Diesbezüglich füllt die ura das Ventil in die Kanäle ausströmende

209809/0273 - 11 -

Einlaßluft schnell und vollständig diese Kanäle. Der Druck der Einlaßluft innerhalb der Kanäle, der auf das Ventil wirkt, wird gleichmäßig so verteilt, daß das Yentil pneumatisch bezüglich dem um seinen Umfang wirkenden Luftdruck ausgeglichen wird. Infolgedessen kann sich das Yentil innerhalb der Kolbenkammer mit einem Minimum an Reibung oder geringerem Reibtmgsgrad bewegen, als das sonst der Pail wäre, wo die Kanäle nicht vorhanden wären und der Luftdruck sich am Rand um den Seitenbereich des Ventilec entwickeln könnte.

Die Kanäle 4-5 schaffen noch einen weiteren Vorteil dadurch, daß sie dazu dienen, einen gewissen Teil des normalerweise in der Arbeitsluft enthaltenen ölnebels zu sammeln. Dieses Ergebnis dient der Förderung des Schmiermittels und einer weiteren leichten Bewegung des Kolbenventils.

Die Federbelastung 28 anf das Kolbenventil bestimmt den Wert der Drehmomentbelastung, der erforderlich ist, um sich auf dem Motor auszubilden, bei dem das Kolbenventil 23 veranlaßt wird, sich in die geschlossene Stellung zu bewegen? und sie bestimmt den Grad der Drehmomentenbeaufachlagung auf das Werkstück. Dieser Drehmomentenwert kann erwünsentenfalls durch wahlweise Einstellung der Schraube 34 variiert werden.

Wie oben erwähnt, ist die Luftabschaltsteuervorrich-209809/0273 " ¹² "

2 H 1 31

tung 9 eine vollständige Einheit oder Dose. Alle ihre Komponenten sind innerhalb ihres Mantels 13 vorgesehen und werden vermittels der Kappe 15 darin gehalten. Die Einheit hat Zylinderform mit einem gleichmäßigen Außendurchmesser über die gesamte Länge und paßt in eine mit offenem Ende versehene Bohrung 46, die sich quer durch das allgemeine G-ehäuse 10 des Werkzeuges erstreckt. Durch Druck ist die Dose in die Bohrung eingepaßt, so daß sie darin ihre geeignete Stellung hält (Paßsitz oder Schrumpf-Paßsitz). Der Kappenteil 15 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, so ausgebildet, daß er über die angrenzende Oberfläche des G-ehäusea des Werkzeuges vorspringt. Hierdurch ergibt sich ein besonderer Vorteil darin, daß nicht nur der Zugang eines Drehschraubers ζυ dem geschlitzten Kopf der Einstellschraube 35 ermöglicht ist? sondern es ist auch hierdurch möglich, leicht die Kappe vom Hantel für Reparaturen und Ersetzen innerer Einzelteile oder Komponenten der Einheit aufzuschrauben. Wenn die Kappe entfernt ist, kann die Einstellschraube zusammen mit der Laufmutter 33 leicht für die Inspektion herausgenommen werden. Um die übrigen Komponenten oder Einzelteile zu entfernen , braucht man nur die Hulsensperre 16 mit Hilfe eines Schlüssels, z. B. eines SechskantSchlusseis, abzuschrauben. Die restlichen Einselteile.können danach aus demMantel durch Herausfallen oder durch leichtes Gleiten aus dem Mantel herausgenommen werden. Da die Vorrichtung 9 eine vollständig außerhalb des Werkzeuges angeord-

209809/0273 - V5 -

2U131G

nete Einheit ist, kann aie weiterhin leicht in ihrer Gesamtheit herausgedrückt und notwendigenfalla durch eine neue ersetzt werden.

209809/0273

Claims

2U1310 - 14 Pat entanaprüche

1.) Druckabhängiges Luftabsperrs tellerventil, das in den Körper eines Werkzeuges in einem Luftstromdurchgang zwischen einem Luftzuführeinlaß und einem Luftmotor anbringbar ist, mit einem rohrförmigen Mantel nit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung bei unterschiedlichen Niveaus, wobei in dem Mantel ein Kolbenventil gegen eine Federkraft in Schließstellung über die Auslaßöffnung gegen Luftdruck an der Auslaßöffnung bewegbar ist, wodurch durch einen beschränkten Durchgang im Ventil Druckentwicklung über den Kopf des Ventiles in ausreichender Wei3e die entgegengesetzte Federkraft überwindet, dadurch gekennzeichnet, daß der an einem Ende (14) geschlossene Mantel (13) auch bei einem gegenüberliegenden offenen Ende vermitteis einer entfernbaren Kappe (155) schließbar ist, wobei die Kappe mit dem Mantel eine alle Ventilkomponenten (23, 24, 26, 55, 34) enthaltende Boae bildet, die entfernbar in den Körper (10) des Werkzeuges zum Aufeinanderpassen der Einlaßöffnung (17) mit dem Luftzuführeinlaß (18) und der Auslaßöffnung- (19) mit einem zn dem Motor (12) führenden Durchgang (21) eingsbbar ist»

2. Ventil nach Anapruoh S, gekennzeichnet; durch eine gleitbare Führung ('26) Ln dar Ir=J 3 (13, t^r>) unter Aufnahme

- 15 209809/0273

einer herunterhängenden Stange (24) des Ventils (23), wobei die "Führung axial bezüglicn der Feder (28) zur Veränderung ihrer Belastung auf das Ventil 'einstellbar ist.

3. Yentil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laufmutter (33) in der Dose (13, 15) an einem Ende der Führung (26) anstößt und bezüglich der Führung vermittels einer Einstellschraube (33) in der Dose axial bewegbar ist, und daß die Schraube vermittels eines in eine Kndöffnung (3ö) der Dose einsehbaren Drehschraubers betätigbar ist_c

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenventil (23) mit mehreren parallelen Kanälen (45) versehen ist, die sich um seinen Umfang erstrekken und mit aus der Ventilkammer (22) ausströmender Luft füllbar sind.

2 09 809/0273

4o

Leerseite