DE2241378A1 - Mit stroemungsmittel unter druck betaetigtes werkzeug, insbesondere schraubenzieher - Google Patents
Mit stroemungsmittel unter druck betaetigtes werkzeug, insbesondere schraubenzieherInfo
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Description
HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN 2241378
DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. — β MÖNCHEN 25 - LIPOWSKYSTH. IO
Anmelderin: Ingersoll-Rand Company ir-l6
Ko/b
21 AP.
Mit Strömungsmittel unter Druck betätigtes Werkzeug, insbesondere Schraubenzieher
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere Schraubenzieher mit in einem Gehäuse angeordneten Strömungsmittelraotor
zum Antrieb des eigentliehen Werkzeuges, wobei dem Motor ein Ventil innerhalb des Gehäuses vorgeschaltet
ist, welches das unter Druck stehende Strömungsmittel vor dem Motor steuert, wobei das Ventilgliedjsiner
Richtung innerhalb des Gehäuses in zwei aufeinanderfolgenden
Schritten über eine bestimmte Distanz verschiebbar ist, deren erster Schritt von der normalerweise geschlossenen
Stellung in ein Öffnungsstellung führt, und über den zweiten Schritt von der Öffnungsstellung wegführt,
wobei ein Stellglied vorgesehen ist, um das Ventilglied über den ersten Schritt zu treiben, um den Motor
durch Strömungsmittelzufluß in Betrieb zu setzen, und eine auf Drehmoment entsprechende Einrichtung mit
dem Motor verbunden ist, um das vom Motor aufgebrachte Drehmoment zu erfassen und bei überschreiten eines Sollwertes des Drehmomentes das Ventilglied über den zweiten
Schritt seiner Bewegung zu steuern.
Die US-PS 5 512 59o zeigt als Stand der Technik ein ähnliches
Werkzeug. Im bekannten Falle wird der zweite Be-
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wegungsschritt eingeleitet, wenn auf der Spindel des Werkzeuges ein vorherbestimmtes Drehmoment erscheint.
Zum Schließen des Ventiles bei der Rückwärtsbewegung ist ein Gesperre vorgesehen, welches einen beweglichen Ventilsitz
freigibt, der gegen den eigentlichen Ventilkörper gedrückt ist.
Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Gesperre der bekannten Art zu
vermeiden, weil solche Gesperre mechanisch anfällige Teile sind. Insbesondere soll von der Erfindung auch
erreicht werden, daß mit möglichst einfachen und sicher arbeitenden Mitteln die unter Druck stehende Flüssigkeit
oder Luft vor dem Motor abgesperrt wird, wenn am Abtrieb des Motors ein vorherbestimmtes Drehmoment auftritt. Bei
einem motorgetriebenen Schraubenzieher bedeutet dies z.B., daß der Motor oder die Verbindung vom Motor zum eigentlichen
Werkzeug abgestellt bzw. ausgekuppelt wird, bevor mit Motorkraft die Schraube überbeansprucht wird.
Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug der eingangs beschriebenen Gattung und besteht darin, daß in dem Raum
zwischen dem Ventilkörper und dem Strömungsmitteleinlafl
zum Werkzeug ein beweglicher Ventilsitz angeordnet 1st, der am Ende des zweiten Schrittes der Bewegung mit dem
Ventilkörper in Eingriff kommt, daß dieser zweite Ventilsitz bei Eingriff mit dem Ventilkörper das Ventil
schließt und dadurch die Strömungsmittelzufuhr zum Motor absperrt, daß der zweite Ventilsitz federnd von dem Ventilkörper
weg vorgespannt ist, und daß der bewegliche Sitz in dem Ventilraum gleitbar ist und über eine daran
befindliche Oberfläche von dem Hochdruck beaufschlagt ist, der bei Eingriff zwischen Ventilkörper und diesem
Sitz während der Rückkehrbewegung des Ventilkörpers in seine normale Schließstellung gegen den Ventilkörper drückt,
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Besonders zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung
sind in den hier nicht wiederholten Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert. In dieser
zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen druckluftbetätigten Schraubenzieher mit Merkmalen der
Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;
Figuren 3 bis 5 Teilansichten der Anordnung nach Fig. 1 mit verschiedenen Ventilstellungenj
und
Figuren 6 und 7 den Figuren J bis 5 ähnliche Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispieles,
Der mit Druckluft betätigte Schraubenzieher 1 nach Fig. weist in einem Gehäuse 2 einen Druckluftmotor 3 auf, dessen
Abtriebswelle mit H- bezeichnet ist. Am rückwärtigen,
d.h. oberen, Ende weist der Schraubenzieher einen Anschluß 5 für eine Druckluftzuleitung auf, wobei Einzelheiten
dieses Anschlusses nicht dargestellt sind. Der vordere bzw. untere Abschnitt 6 des Schraubenziehers 1 trägt ein
Positionierungs- bzw. Ansatzstück 7 mit dem eigentlichen Werkzeug 8, das in bekannter Weise mit dem Schlitz im
Kopf einer Schraube in Eingriff bringbar ist. Die Klinge 8 ist abnehmbar in einer Spindel 9 befestigt'„ die
Ihrerseits drehbar und "gleitbar in einem Lager Io aufgenommen
1st, das von einem Teil der Innenwand des Gehäuses 2 gebildet ist.' Das Lager Io weist eine nach oben
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bzw. hinten weisende Schulter 11 auf, die mit einem Teil der Spindel 9 in Eingriff steht, um deren Vorwärtsbewegung
zu beschränken. Die Motor-Abtriebswelle 4 ist in dem Lager 12 geführt.
Die Spindel 9 ist mit der Abtriebswelle 4 des Motors
über eine Drehmoment-gesteuerte Kupplung 14 verbunden, die bei Auftreten eines über einem vorgegebenen Wert
liegenden Drehmoments auskuppelt. Die Kupplung 14 weist u.a. eine hohle Kupplungswelle 15 auf, deren rückwärtiges Ende gleitbar in einer Führung 16 in der Abtriebswelle 4 nach Art eines Splintes verkeilt ist, so daß
die Kupplungswelle 15 um eine kleine Strecke nach hinten in die Führung 16 hineingleiten kann, während die
drehfeste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen aufrechterhalten bleibt.
Das vordere Ende der Kupplungswelle 15 ist mittels einer Verbindung der Spindel 9 verbunden, die zwar eine ReIativ-Drehbewegung
zwischen der Welle 15 und der Spindel 9 gestattet, während eine Axialbewegung zwischen den Teilen
15 und 9 nicht möglich ist. Diese Verbindung wird in der Weise hergestellt, daß das Vorderende der Kupplungswelle
15 in einer nach hinten sich öffnenden Bohrung 17 in der Spindel 9 liegt, wobei mehrere Kugeln 18 in einander
gegenüberliegenden Ringnuten außen auf der Welle und innen in der Bohrung 17 angeordnet sind.
Die Kupplungswelle 15 wird durch eine schwache Feder zwischen dem Lager 12 und einem Ring 22 nach vorne gedrückt,
der auf einer nach hinten weisenden Schulter auf der Kupplungswelle 15 aufliegt. Die schwache Feder
2o spannt mithin die Spindel 9 gegen die Schulter 11 des Lagers Io vor. Die Kupplungswelle 15 und die Spin-
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del 9 werden in dem ganzen Werkzeug durch eine Bedienungsperson
nach hinten bewegt, wenn die Bedienungsperson den eigentlichen Schraubenzieher, d.h. die Klinge 8, nach
unten auf einen Schraubenkopf drückt. Die Tiefe der Ausnehmung 16 in der Antriebswelle 4 begrenzt eine nach hinten
gerichtete Bewegung der Kupplungswelle 15.
Die Kupplungswelle 15 weist nun eine daran ausgebildete
Kupplungsplatte 24 auf, die eine Reihe von Löchern mit gegenseitigem Abstand mittig bezüglich der Platte angeordnet
auweist. Diese Löcher nehmen entsprechende Kupplungskugeln 25 auf* die in entsprechende Ausnehmungen
teilweise hineinstehen, die in der nach hinten bzw. oben weisenden Radialfläche der Spindel 9 ausgebildet sind.
Die Kugeln 25 werden nun in diese Sitze in der Radialfläche
der Spindel 9 durch einen Druckring 26 hineingedrückt, der seinerseits mittels einer Feder 27 nach
unten, d.h. also nach vorne, gedrückt wird. Das hintere Ende der Feder 27 liegt an einem Kragen 28 an, der auf
die Kupplungswelle 15 aufgekeilt ist und durch eine Mutter 29 an seiner Stelle gehalten wird, die ihrerseits
auf die Schraubenwelle 15 aufgeschraubt ist. Auf der nach oben weisenden Radialfläche des Kragens 28 ist in
einer entsprechenden Ausnehmung eine kleine Rastkugel j5o angebracht, die in jeweils einer von mehreren gegenüberliegenden
Ausnehmungen an der Unterseite des Teiles 29 einsteht und diese beiden Teile somit kraftschlüssig
In Drehrichtung miteinander verbindet. Die Mutter 29 weist auf ihrer Unterseite eine Zahnung Jl auf, die zum
Verdrehen der Mutter 29 mittels eines bei Bohrfuttern bekannten Schlüssels gestattet, der bei der Anordnung
nach Flg. 1 von rechts durch eine angedeutete Öffnung eingeschoben vrerden kann. Die Verstellung der Mutter
?.\) mit einem solchen Schlüssel dient somit zur Einstel-
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lung der Vorspannkraft der Feder 27 auf die Kupplung. Die Vorspannung, unter der die Kupplungsfeder 27 steht,
bestimmt die Größe desjenigen Drehmomentes, bei welchem die Kupplung 14 "auskuppelt".
Der Druckring 26 steht in Eingriff mit einem Querstab
32, der sich seinerseits in einem auf einem Durchmesser
liegenden Schlitz 33 der Kupplungswelle 15 befindet. Dieser
Querstab liegt am vorderen Ende einer Schubstange an, die sich von dem Stab 32 aus nach hinten durch die
hohle Kupplungswelle 15 und die ebenfalls hohle Motorwelle
4 des Motors 3 erstreckt. Das Entkuppeln der Kupplung bei auftreten eines entsprechenden Drehmomentes
verschiebt den Ring 26 nach hinten auf der Kupplungswelle, wodurch infolgedessen auch die Schubstange 34
nach hinten bzw. nach oben geschoben wird.
Der Anschluß 5 für den Luftschlauch, der vom hinteren Ende des Gehäuses 2 ausgeht, öffnet sich in eine zylindrische
Axialbohrung 35* die sich ihrerseits bis in eine
Ventilkammer 36 erstreckt, Die Ventilkammer 36 nimmt
eine Ventilkugel 37 auf, die ihrerseits auf einem feststehenden Ventilsitz 38 sitzt. Die Kugel 37 steht in
Eingriff mit dem hinteren oder oberen Ende der Schubstange 34 und schließt das hintere bzw. obere Ende einer
Venti!durchführung 39 ab. Diese Durchführung 39 steht
in Verbindung mit einer ZufUhrungsdurchfUhrung 4o für
die Versorgung des Druckluftmotors 3. Die Kugel 37 steuert das strömen von Luft von der Vent L!kammer 36 zum
Motor 3 über die Durchführung 39 und die Zuführungsleitung
4ο zum Motor.
Wenn der soweit benohrLebono Schraubenzieher gogon «ine
Schraube godrUckt wLrd, dann bowogen «ich dLo Spindel 9*
die KuppUmgüuelle Pj, die Schubstange jH und
<l>;r Vent U-
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körper 37 nach hinten bzw. oben in dem Werkzeug, wodurch die Ventilkugel 37 eine erste Strecke vom Ventilsitz
38 abgehoben wird, was in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei kann Luft durch.die Motorzuführung 4-0 zum Motor
3 fließen. Gleichzeitig fließt Druckluft frei durch eine Hülse 42 und um die Ventilkugel 37 herum. Diese Luft
treibt den Druckluftmotor 3 und das Werkzeug dreht also über die Klinge 8 eine Schraube ein.
Wenn nun die Schraube fest angezogen ist, steigt das
Drehmoment auf der Spindel 9 solange an, bis derjenige
Drehmomentwert erreicht wird, bei welchem die eigentliche Kupplung Ik auskuppelt bzw. durchrutscht. Das auskuppeln
der Kupplung 14 wird dadurch bewirkt, daß die Kupplungskugeln 25 aus ihren zugeordneten Ausnehmungen
auf der hinteren bzw. oberen Radialfläche der Spindel 9 heraussteigen. Das "Heraussteigen" der Kupplungskugeln
25 schiebt nun die Schubstange 34 und damit die Ventilkugel yj weiter nach hinten im Werkzeug., und zwar
über eine zweite Strecke, welche aus dem Vergleich zwischen den Figuren 3 und k ersichtlich ist. Bei dieser
zusätzlichen Bewegung nach oben kommt die Ventilkugel 37 in Eingriff mit der einen beweglichen Ventilsitz am
unteren Rand aufweisenden Hülse 42, die ihrerseits gleitbar in der Axialbohrung 35 lagert. Eine Feder 43 spannt
die Hülse 42 nach oben von der Kugel 37 weg. Sobald nun
die Kugel '7JJ an der Unterseite der Hülse anstößt und damit
den Ventilsitz am unteren Ende der Hülse schließt, entsteht ein Differenzdruck, welcher die Ventilhülse· k2
nach vorne, d.h. nach unten, in Richtung zur Ventilkuf-:e]
yj schiebt. Dadurch wird nun der Zufluß von Druckluft
zum Motor '3-"'abgeschaltet. Die Feder 4.3 ist so schwach,
daß cJ.i von diesem Differenzdruck jederzeit zusammengedrUchi,
w/rdair knnn.Hel diesem e-rsterr. Au
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ist die Bohrung im Inneren der Hülse 42 von kleinerem
Durchmesser als dem Durchmesser der Kugel 37 entspricht, so daß die beiden Teile nach Art eines echten Ventilsitzes
zusaimnenarbeiten können. Die Innenkante des unteren Endes der Hülse 42 kann in der in Pig. 3 ersichtlichen
Form abgeschrägt bzw. konisch ausgebildet sein, um den von dieser Kante gebildeten Sitz besser abzudichten.
Die Ventilhülse 42 weist an ihrem oberen bzw. äußeren
Ende einen nach innen gerichteten Flansch 44 auf, der das Gegenlager für die Feder 43 bildet. Das hintere bzw.
obere Ende der Axialbohrung 35 ist als Schulter 45 ausgebildet, und es liegt ein federndes Element 46 mit solchen
Eigenschaften zwischen der Schulter 45 und der Hülse 42, daß diese letztere sich im Augenblick des Eingriffs
zwischen Ventilkugel 37 und Hülse 42 ein ganz klein wenig nach hinten bzw. oben bewegen kann. Dieser Ring 46 dient
mit-hin wie eine Art Stoßdämpfer für die VentilhUlse 42,
und gestattet eine nach oben gerichtete Bewegung der Hülse in dem Fall, in welchem die Kugel 37 sich um eine
größere Strecke nach hinten bewegt, als dazu erforderlich wäre, um nur mit der Ventilhülse 42 in Eingriff zu
kommen.
Nach dem Eingriff zwischen der Ventilkugel 37 und der Ventilhülse 42 bleiben aufgrund des Differentlaldrukkes
diese Teile in Eingriff, bis die Kugel 37 in ihren festen Sitz 38 gelangt, welche Position der Teile in
Fig. 5 dargestellt ist. Nach dem stehenbleiben des Motors hebt die Bedienungsperson den Schraubenzieher von
der Schraube ab, wodurch sich die Spindel 9 wieder nach vorne bewegen kann und in Anlage an die Schulter 11 am
Lager kommt. Diese Bewegung ermöglicht es nunmehr der Schubstange 34 und dem Ventilkörper 37, sich nach vorne,
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d.h. nach unten, zu bewegen, bis der Ventilkörper 37 wieder auf dem festen bzw. unbeweglichen Ventilsitz 38
aufsitzt. Während dieser Bewegung bleibt die Ventilhülse 42 in Eingriff mit dem Ventilkörper 37 und schließt dadurch
weiterhin das zufließen von Druckluft an den Antriebsmotor ab. Nachdem der Ventilkörper, d.h. die Kugel
37, einmal auf dem festen Sitz 38 aufsitzt," verschwindet der Differenzdruck beiderseits der Ventilhülse 42
sehr schnell durch eine geringfügige Durchlässigkeit parallel zur Hülse 42, die z.B. von der Konstruktion her
bereits vorgesehen ist. Diese geringfügige Durchlässigkeit kann z.B. dadurch bewirkt werden, daß die Bohrung
35 einen etwas größeren Innendurchmesser hat, als in Hinblick auf den Außendurchmesser der Hülse 42 minimal
möglich wäre. Selbstverständlich kann diese Durchlässigkeit auch zwischen der eigentlichen Ventilkugel 37 und
der Hülse 42 bestehen. nachdem der Differenzdruck, d.h. der unterschiedliche Druck beiderseits der Hülse 42,
verschwunden ist, schiebt die Feder 43 die Hülse 42 wieder nach hinten in die in Fig. 1 gezeigte Stellung,
und das Werkzeug kann für den nächsten Arbeitsgang verwendet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6 und 7 ist die Ventilhülse 42 des zuvor beschriebenen Äusführungsbeispieles
durch eine Ventilhülse 50 ersetzt, deren Innenraura die Ventilkugel 37 gerade aufnehmen kann, wie
in Fig. 7 gezeigt ist, um auf diese Weise die Druckluftzufuhr zu dem Motor abzuschalten. Der Innenraum der Hülse
5o kann mit einem federnd nachgiebigen Belag versehen sein, um so die Dichtung zwischen der Hülse 50 und der
Ventilkugel 37 zu verbessern« Wenn gemäß Fige 7 äie- Ventilkugel
37 sich nach, hinten bzw» oben in das Innere der Hüls© 5o hineinbewegt, entsteht ein ©ifferentialdruck
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auf den beiden Seiten der VentilhUlse 5o, der die Hülse
nach unten bewegt, bis sie die Schulter im Gehäuse 2 berührt, die den festen Ventilsitz 38 aufweist. Danach
kann sich die Hülse 5o nicht weiter nach unten bzw. vorn bewegen, während die Kugel selbst sich welter nach
unten bzw. vorne auf ihrem festen Sitz 38 bewegt.
Paten tansprüche
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Claims (7)
- PATF.NTAMWAlTHHELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN Dl PL.-PHYS. DI PL.-1N G. r 8 MÖNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. 10ffir-16 Ko/bPatentansprüchel.y Werkzeug, insbesondere Schraubenzieher mit in einem Gehäuse angeordneten Strömungsmittelinotor zum Antrieb des eigentlichen Werkzeuges, wobei dem Motor ein Ventil innerhalb des Gehäuses vorgeschaltet ist, welches das unter Druck stehende Strömungsmittel vor dem Motor steuert, wobei das Ventilglied^iner Richtung innerhalb des Gehäuses in zwei aufeinanderfolgenden Schritten über eine bestimmte Distanz verschiebbar ist, deren erster Schritt von der normalerweise geschlossenen Stellung in eine Öffnungsstellung führt und über den zweiten Schritt iron der Öffnungsstellung wegführt, wobei ein Stellglied vorgesehen ist, um das Ventilglied über den ersten Schritt au treiben, um den Motor durch Strömungsmittelzufluß in Betrieb zu setzen, und eine auf Drehmoment ansprechende Einrichtung mit dem Motor verbunden ist, um das vom Motor aufgebrachte Drehmoment zu erfassen und bei überschreiten eines Sollwertes des Drehmomentes das Ventilglied über den zweiten Schritt seiner Bewegung zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen dem Ventilkörper (37) und dem Strömungsmitteleinlaß zum Werkzeug ein beweglicher Ventilsitz (42) angeordnet ist, der am Ende des zweiten Schrittes der Bewegung mit dem Ventilkörper (37) in Eingriff kommt, daß dieser zweite Ventilsitz (42) bei Eingriff mit309811/0722ir-16dem Ventilkörper (37) das Ventil schließt und dadurch die Strömungsmittelzufuhr zum Motor absperrt, daß der zweite Ventilsitz (42) federnd (43) von dem Ventil-' körper (37) weg vorgespannt ist, und daß der bewegliche Sitz (42) in dem Ventilraum gleitbar ist und über eine daran befindliche Oberfläche von dem Hochdruck beaufschlagt ist, der bei Eingriff zwischen Ventilkörper und diesem Sitz den Sitz während der RUckkehrbewegung des· Ventilkörpers in seine normale Schließstellung gegen den Ventilkörper drückt.
- 2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Ventilsitz (38) in der Durchführung zwischen dem Ventilkörper und dem Motor, welcher zweiter Ventilsitz mit dem Ventilkörper in der normalen Schließstellung in Eingriff ist.
- 3· Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^ daß das Stellglied eine Stange (34) ist, welohe die das Drehmoment erfassende Einrichtung mit dem Ventilkörper verbindet.
- 4. Werkzeug nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die das Drehmoment erfassende Einrichtung eine hinsichtlich des Auskuppeins auf das angelegte Drehmoment ansprechende Kupplung (14) ist, die mit der auf den Ventilkörper (37) hinweisenden Stange verbunden ist, und daß die Kupplung den Ventilkörper (über die Stange) in Richtung auf den beweglichen Sitz verschiebt, wenn die Kupplung das vorherbestimmte maximale Drehmoment überträgt.
- 5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Ventilsitz (42) an einer rohr- oder ringförmigen Hülse ausgebildet ist, die eine Mittelbohrung aufweist, und in der Durchführung relativ309811/0722ir-l6zum Ventilkörper bewegbar ist, und daß der Ventilkörper das eine Ende der Bohrung durch die Hülse abschließt, wenn Ventilkörper und Hülse in Eingriff kommen.
- 6. Werkzeug nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine Bäder (43), die zweckmäßig innerhalb der Hülse angeordnet ist, die Ventilkugel (37) von dem an der Hülse ausgebildeten beweglichen Ventilsitz wegspannt.
- 7. Werkzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein weiteres federndes Bement (46), welches die Hülse (42) in Richtung auf den Ventilkörper (37) vorspannt, damit sich die Hülse eine begrenzte Strecke in der Durchführung gegen den einströmenden Hochdruck bewegen kann, wenn sie in Eingriff mit dem Ventilkörper (37) steht.309811/0722Leerseite
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