DE2249370B2 - Selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen — von denen die erste Stufe das Befestigungselement mit einem vorbestimmten Voranzugsdrehmoment und die nachfolgende zweite Stufe mit einem vorbestimmten Festdrehmoment anzieht —, bestehend aus einer Klauenkupplung mit schrägen Flanken zwischen der Antriebs- und Abtriebswclle des Schraubers für die erste F.inschraubstufe und einem diese Klauenkupplung überbrückenden Planetcngetricbe für die zweite Einschraubstufe, das beim Rutschen der Klauenkupplung selbsttätig wirksam wird.

Bei einer bekannten selbsttätigen Getriebeschaltein-

55 nen.

Der Druckluftschrauber 10 umfaßt ein Gehäuse 12, in dem sich ein Druckluftmotor 14 in Form eines Lamellenmotors befindet. Der Motor 14 wird über einen Kanal 16, der mit einem Zuleitungsschlauch 18 verbunden ist. mit Druckluft beschickt. Ein Ventil 20, das eine gesperrte Stellung a und eine geöffnete Stellung b hat, ist in den Zuleitungsschlauch geschaltet, um die Zufuhr von Druckluft zum Motor 14 steuern zu können. Verbrauchte Druckluft wird über einen Kanal 22 vom Motor 14 in das Innere 24 des Gehäuses 12 abgegeben. Mit dem Gehäuse 12 ist ein Teil 26 verschraubt, der einen Teil 28 eingeschoben und durch einen Hallering 30 gesichert trägt.

Der Motor 14 umfaßt einen Rotor 32, der drehfest mit der Antriebswelle 34 verbunden ist. Das freie Ende der Antriebswelle 34 ist als Sonnenrad 36 eines Planelengetriebes 38 ausgebildet. Die Antriebswelle 34 dient ferner /ur Lagerung der treibenden Hälfte 40 einer Klauenkupplung 42. Die treibende Klauenkupplungshalf;e 40 und die Antriebswelle 34 stehen über Kugeln 44 in treibendem Eingriff miteinander, sind jedoch axial gegeneinander verschiebbar. Die Antriebswelle 34 lager! [erner die getriebene Klauenkupplungshälfte 46 über ein Lager 48, um eine Relativdrehung der Welle gegenüber der Klauenkupplungshälfte 46 zu ermöglichen, wenn beide Kupplungshälfien voneinander getrennt sind.

Die drehmomentübertragende Klauenkupplung 42 ist in der dargestellten Ausführung allgemein bekannt. Sie umfaßt, wie der Fi g. 4 zu entnehmen ist gegeneinandergerichtete Zähne 50 die längs schräger Flächen 52 miteinander im Eingriff stehe.·.. Die ineinandergreifenuen Zähne sind dabei so gestal.et, daß sie in Abhängigkeit von einem von der treibenden Kupplungshäifie au: die getriebene übertragenen Drehmoment eine Kr.iii erzeugen, die bestrebt ist. beide Kupplungshälften iivial voneinander zu trennen. Im dargestellten Ausliihi ungsbeispiel bewegt sich die treibende Kupplungshallte 40 derart axial, daß sie sich von der getriebenen 46 nennt. Eine die Antriebswelle 34 umgebende Schraubenfeder 54 drückt die treibende Kupplungsliälfte 40 in Anlage an die getriebene Hälfte 46. Die von der Keder ausgeübte Kraft bestimmt das Drehmoment, das erforderlich ist, eine Relativbewegung zwischen den Kiipplungshälften zu bewirken. Eine Schraube 56 lagen die leder 54 durch ein Drucklager 58 am motorseitigen Ende drehbar.

Die getriebene Klauenkupplungshälfte 46 ist mit dem Step 58 des Planetcngetriebes durch einen Bolzen 60 verbunden. Die Kupplungshälfte 46 kann natürlich auch einstückig mit dem Steg 58 ausgebildet sein. Der Steg 58 lagert eine Anzahl Planetenräder 62, die sowohl mit dem Sonncnrad 36 als auch mit einem Außenkranz 64 in Eingriff stehen. Der Steg 48 umfaßt ferner einen axial gerichteten, vorspringenden Teil, der die Abtriebswelle 66 bildet, die ein Sonnenrad für ein zweites Planetengetriebe 68 trägt. Das zweite Planetengetriebe 68 umfaßt einen Steg 70, der eine Anzahl von Planetenrädern 72 lagert, von denen eines dargestellt ist. Das Planetengetriebe 68 umfaßt ferner ein feststehendes Außenrad 74. Der Steg 70 des zweiten Planetcngetriebes ist einstückig mit einem Wellenstumpf 76 ausgebildet, der durch ein Lager 78 im Gehäuseteil 28 gelagert ist. Der Wellenstumpf 76 kann mit einem Werkzeug in bekannter Weise verbunden werden.

Das Außenrad 64 ist mit einer Freilaufkupplung 79 versehen, die ein Umlaufen des Außenrades 64 in nur einer Richtung ermöglicht, nämlich in Richtung des Pfeils 80 in F i g. 2. Der äußere Umfang des Außenrades 64 ist mit radial gerichteten im Absland voneinander angeordneten Ausnehmungen 82 versehen, die jeweils eine geneigte Fläche 84 und eine radial gerichtete Fläche 86 aufweisen. Wälzkörper 88 sind in jede Ausnehmung eingelegt und greifen mit ihren Enden in U-förmige Kerben 92 in zylindrischen Scheiben 90 ein. Die Scheiben 90 liegen beiderseits des Außenrades 64 und dienen zur Begrenzung von dessen Drehbewegung. Kreisförmige Hallescheiben 94 liegen an jeder Scheibe 90 an. um eine axiale Verlagerung der Wälzkörper 88 aus den Ausnehmungen 82 heraus zu verhindern. Die Freilaufkupplung 79 wirkt in bekannter Weise, um das Umlaufen des Außenrades 64 in nur einer Richtung zu ermöglichen. Die Wälzkörper 88 sind so auf die Abmessungen der Ausnehmungen 82 abgestimmt, daß dann, wenn das Außenrad 64 in der durch den Pfeil 80 angegebenen Richtung gedreht wird, die Wälzkörper an den radial gerichteten Wänden 86 anliegen und ungehindert mit dem Außenrad 64 zusammen an der Lagerfläche 96 des Teils 26 umlaufen. Wenn das Außenrad 64 jedoch in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, verlagern sich die Wälzkörper 88 auf die schrägen Flächen 84, bis sie sich verkeilend an den schrägen Flächen und der zylindrischen Lagerfläche 96 anliegen und damit das Außenrad drehfest mit dem Gehäuseteil 26 verriegeln.

Der Druckluftschrauber 10 umfaßt ferner einen Ausrückkolben 98, der an der zylindrischen Innenwand 100 im Gehäuseteil 26 über einen Dichtring 102 dichtend anliegt. Der Ausrückkolben 98 ist auf der treibenden Kupplungshälfte 40 durch ein Lager 104 gelagert, das ein reibungsarmes Umlaufen der Kupplungshälfte 40 gegenüber dem Kolben ermöglicht. Der Kolben ist jedoch so gelagert, daß er axial mit der Kupplungshälfte 40 beim Ausrücken der Kupplung bewegbar ist. Der Ausrückkolben 98 umfaßt ferner einen axial gerichteici? rohrförmigen Teil 106, der, gedichtet durch einen O-Ring, mit einem Bereich 108 des Gehäuseteils 26 zusammenwirkt.

Der Kolben 98 bildet zusammen mit der Bohrung im Gehäuseteil 26 einen Ausrückzylinder 110, in den Druckluft eingeleitet werden kann, um die Kolbenfläche 112 zu beaufschlagen, so daß das Ausrücken der treibenden Kupplungshälfte 40 von der getriebenen Kupplungshälfte 46 schnell und kraftvoll erfolgen kann. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, steht dann, wenn die Kupplungshälfte 40 in vollem Eingriff mit der getriebenen Kupplungshälfte 46 steht, der J^lben in einer solchen Lage, daß der Dichtring 102 zwischen dem Ausrückzylinder UO und einer Mündungsöffnung 114 liegt, die im Gehäuseteil 26 angeordnet ist. Diese Mündungsöffnung 114 steht über Fittings 116, 118 und eine Druckluftzuleitung 120 sowie einen Kanal 122 im Gehäuse 12 mit dem Einlaßkanal 16 in Verbindung. Wenn die treibende Kupplungshälfte 40 axial zu wandern beginnt, sich also von der getriebenen Kupplungshälfte 46 zu lösen beginnt, bewegt sich der Kolben 98 axial, so daß die Mündungsöffnung 114 der Druckluftzuleitung 120 mit dem Ausrückzylinder 110 in Verbindung gebracht wird, wodurch Druckluft in die Kammer gelangt und die Kolbenfläche 112 beaufschlagt. Dies führt zu einer schnellen Axialbewegung des Kolbens 98 und der treibenden Kupplungshälfte 40, wodurch die Kupplung 42 schnell und sicher getrennt wird und so lange getrennt bleibt, wie dem Ausrückzylinder HO Druckmittel zugeführt wird. Das Ausrücken der Kupplung 42 sorgt für eine Verringerung der Drehzahl der Abtriebswelle 66 gegenüber der Antriebswelle 34, was nachstehend näher erläutert wird. Vor Beginn eines Arbeitszyklus gelangen beide Kupplungshälften der Kupplung 42 in Eingriff und der Motor 14 versetzt die Antriebswelle 34 und den Steg 58 des Planetengetriebes in Richtung des Pfeils 80 (F i g. 2) in Umdrehung. Wird dem Motor 14 durch öffnen des Ventils 20 in Stellung B Druckluft zugeführt, werden die Antriebswelle 34, der Steg 58 und das Außenrad 64 miteinander verriegelt, um mit der gleichen Drehzahl umzulaufen. Dementsprechend läuft die Abtriebswelle 66 mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 34 um. Druckmittel wird auch zur Mündungsöffnung 114 geleitet. Diese ist jedoch durch den

Dichtring 102 verschlossen, so daß kein Druckmittel in den Ausrückzylinder 110 gelangen kann. Verbrauchtes Druckmittel wird vom Motor 14 durch das Innere 24 des Gehäuses, über den Kanal 124 im Ausrückkolbcn, durch die Planetengetriebe 38 und 68 zu einem Kanal 5 126 im Gehäuseteil 28 und über einen Dämpfer 128 zur Außenseite des Schraubers geleitel. Wenn das vom Motor 14 ausgeübte Drehmoment durch einen gegen die Drehung des Wellenstumpfes 76 wirkenden Widerstand seinen Sollwert erreicht hat, beginnt die treibende Kuppiungshälfte 40 axial von der getriebenen 46 wegzuwandern. Diese Bewegung bewirkt ein Freigeben der Mündungsöffnung 114 durch den Dichtring 102, so daß Druckmittel in den Ausrückzylinder HO einströrr.η kann. Dieses beaufschlagt die Kolbenfläche 112 und führt zum schnellen vollständigen Ausrücken der Kupplung, ohne daß dabei die ineinandergreifenden Zähne noch aneinanderschlagen oder übereinander wegrutschen. Die axiale Bewegung des Kolbens und der Kupplungshälfte 40 wird durch Anschlagen des ao Kolbens an ein Distanzstück 127 begrenzt, das vom Gehäuseteil 26 getragen ist. Beim Ausrücken der Kupplung 42 wird die Verriegelung des Steges 48 aufge'iiLi'ütn, so daß er nicht mehr mit der Antriebswel'e 34 umlaufen kann. Das Sonnenrad 36 dreht die Planeten- »5 räder 62 um ihre jeweiligen Achsen in Richtung der Pfeile 129 (F i g. 2), und das Außenrad 64 reagiert auf die Drehung der Planetenräder 62 dadurch, das es bestrebt ist, sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils zu drehen. Die Freilaufkupplung 79 verhindert jedoch eine solche Drehung des Außenrades, so daß das Planetengetriebe 38 wirksam wird, um die Abtriebswelle 66 mit der Drehzahl des Steges 58 umlaufen zu lassen, die geringer als diejenige der Antriebswelle 34 ist. Die Drehzahl der Abtnebsweiie 66 und des Wellenstumpfes 76 ist also herabgesetzt und das Ausgangsdrehmoment damit erhöht, um eine Schraube oder eine Mutter mit dem vorbestimmten Festdrehmoment anziehen zu können. Ist das Festdrehmoment erreicht, wird das Ventil 20 freigegeben, um sich in die Stellung A zu bewegen, so daß der Ausrück-/ylindcr 110 über die Mündungsöffnung 114, die Druckluft/.uleitiing 120 sowie die übrigen Kanäle entlüftet wird. Da der Ausrückzylinder 110 nicht mehr mil Druckmittel beaufschlagt wird, bewegt die Feder 54 die treibende Kupplungshälfte 40 wieder in Eingriff mit der getriebenen Kupplungshälfte 46 und der Kolben 98 wandert in seine Ausgangslage zurück, in der die Mündungsöffnung 114 wieder geschlossen ist. Ein Arbeitszyklus des Druckluftschrauber isl damit beendet.

In F i g. 3 der Zeichnung ist eine andere Lage für die Mündungsöffnung 114 dargestellt. Diese Lage ist mil 130 bezeichnet. Die Öffnung steht unabhängig von der Lage des Ausrückkolbens 98 mit dem Ausrückzylindei UO in Verbindung. Wird der Mündungsöffnung 13Ü über eine Steuerleitung 132 Druckmittel zugeleitet, se gelangt dieses direkt in den Ausrückzylinder 110 und kann unabhängig von der Funktion des Ventils 20 gesteuert werden. Ein Beispiel für eine solche unabhängige Steuerung ist das Arbeiten mit einer Anordnung, bei der mehrere Schrauben 10 verwendet werden, uir gleichzeitig oder in einer bestimmten Folge eine Anzahl von Schrauben oder Muttern festzuziehen. Bc einer solchen Anordnung wird die Kupplungsfcdcr 54 jedes Schraubers so abgeändert, daß für eine ausreichende Vorspannkrafl gesorgt wird, um ein Ausrücker der Kupplung 42 zu verhindern, bis der Motor 14 abgewürgt worden isl. Wenn alle Schrauber der Anordnung die Motoren abgewürgt haben, sorgt ein Steucrsignii für die Zuleitung von Druckmittel zum Ausrückzylindei jedes Schraubers, um alle Kupplungen auszurücken, si daß jeder Schrauber die betreffende Schraube odci Mutter weiter bis zum Erreichen des Festdrchmonicni¹ anziehen kann. Eine solche Arbeitsweise ist oft für An Ordnungen mit mehreren Schraubern erwünscht, im sicherzustellen, daß gleichmäßige Spannkräfte von a I-lcn Schrauben oder Muttern bei bestimmten Verbiii düngen mit mehreren Schrauben oder Muttern ausgc übt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen — von denen die erste Stufe das Befestigungselement mit einem vorbestimmten Voranzugsdrehmoment und die nachfolgende zweite Stufe mit einem vorbestimmten Festdrehmoment anzieht —. bestehend aus einer Klauenkupplung mit schrägen Flanken zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle des Schraubers für die erste Einschraubstufe und einem diese Klauenkupplung überbrückenden Planetengetriebe für die zweite Einschraubstufe, das beim Rutschen der Klauenkupplung selbsttätig wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Klauenkupplungshälften (40, 46) der Rutschkupplung einen druckluftbetätigbaren Ausrückkolben (98) hat, der in einem Ausrückzylinder (110) in Längsrichtung verschiebbar gelagert, dieser Ausrückzylinder an die Druckluftzuleitung (120) des Schraubers zwischen einem in der Ruhestellung geschlossenen Wegeventil und dem Motor (14) angeschlossen und die Mündungsöffnung (114) dieser Druckluftzuleitung im Ausrückzylinder vom Aus- *5 rückkolben am Rutschbeginn der treibenden Kupplungshälfte im Sinne des Öffnens steuerbar ist.

2.Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen Planetengetriebe (38) mit einem von der Antriebswelle (34) getragenen Sonnenrad (36) und mit Planetenrädern (62), die vom Steg (58) getragen sind, der mit der treibenden Kupplungshälfte (46) verbunden ist.

3. Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrad (64) des Planetengetriebes (38) bei eingerückter Kupplung (42) mit dem Steg -jmläuft.

4. Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zwischen das Gehäuse (26) und das Außenrad des Planetengetriebes (38) ge- ♦< > schaltete und bei ausgerückter Kupplung (42) ein Umlaufen des Außenrades (64) verhindernde Freilaufkupplung (79).

5. Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Steuerleitung (132) zum Ausrückzylinder (110), die unabhängig vom Ausrückkolben (98) steuerbar und für den Betrieb des Schraubers mit Direktantrieb vorgesehen ist (die Schrauberwelle bleibt hierbei nach jeder Einschraubstufe beim Erreichen eines bestimmten Widerstandes stehen).

richtung dieser Art (vgl. deutsche Auslegeschrift ! 150 630) wird das Umschalten von der ersten Einschraubstufe in die zweite durch Ausrücken der Kupplung bewirkt, was den Nachteil erbringt, daß ein versehentliches Wiedereinrücken der Kupplung unter Last möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen zu schaffen, bei der ein schnelles sicheres Ausrücken der Kupplupgshäiften bewirkt und deren ungewolltes Wiederein rücken unter Last verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine der Klauenkupplungshälften der Rutschkupplung einen druckluftbeaufschlagbaren Ausrückkolben hat, der in einem Ausrückzylinder in Längsrichtung verschiebbar gelagert, dieser Ausrückzylinder an die Druckluftleitung des Schraubers zwischen einem in der Ruhestellung geschlossenen Wegeventil und dem Motor angeschlossen und die Mündungsöffnung dieser Druckluftzuieiiung im Ausrückzylinder vom Ausrückkolben am Rutschbeginn der treibenden Kupplungshälftc im Sinne des Öffnens steuerbar ist.

Es ist zwar an sich bekannt (US-PS 2 964 152), die beiden Klauenkupplungshälften einer Rutschkupplung durch Druckmittelbeaufsc'nlagung in ihrer eingerückten Lage zu sichern. Dies macht aber nicht nur eine störanfällige Ventilanordnung erforderlich, sondern verhindert darüber hinaus nicht ein versehentliches Wiedereinrücken der Kupplung unter Last, was bekanntlich zu schnellem Verschleiß und sogar häufigem Bruch der Kupplungs- und anderer Werkzcugteilen führt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet.

In der Zeichnung sind Ausführiingsbeispiele einer erfindungsgemäßen selbsttätigen Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschraubet dargestellt. Es zeigt

F i g, 1 einen Längsschnitt durch einen Druckluftschrauber mit der selbsttätigen Getriebeschalteinrichtung,

F i g 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstabe, die Klauenkupplungshälfien in ausgerückter Lage veranschaulichend.

Fig.4 eine Teilseitenansicht der Klauenkupplungshälften im eingerückten Zustand und

F i g. 5 eine schaubildliche Teilansicht der Teile der Freilaufkupplung.

Der in der Zeichnung dargestellte Druckluftschrauber ist als Ganzes mit 10 bezeichnet und kann als ein in der Hand gehaltener Schrauber verwendet werden oder zusammen mit mehreren Schraubern an einem Rahmen angeordnet werden, um eine Anzahl von Schrauben oder Muttern gleichzeitig anziehen zu kön-