DE2325235C3 - Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung für einen Schrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung für einen Schrauber gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Trennkupplungen der eingangs beschriebe-

nen Art entwickelt worden, bei denen die ausgerückte Kupplungshä'fte in dieser Trennstellung verriegelt wird (US-PS 27 43 635). Es ist auch ein Schrauber bekannt, bei dem eine besondere Trennkupplung vorgesehen ist, die bei einem eingestellten Drehmoment entkuppelt, gegen das Wiedereinrücken der Trennkupplung verriegelt und zugleich automatisch die Druckluftzufuhr vom Druckluftmotor abschaltet (DTPS 2148 739). Jedoch haben sie den Nachteil, daß die Schaltbewegungen für die Trennkupplung und Abschalteinrichtung von einer Kupplungshalfte der Drehmomentbegrenzungskupplung allein und stets gegen die Kraft der starken Kupplungsfeder eingeleitet werden müssen. Dies beeinträchtigt ein genaues und feinfühliges Steuern der Schaltbewegungen, insbesondere für die Trennkupplung. Es bereitet auch Schwierigkeiten, wenn zum Abschalten der Energiezufuhr und zum Trennen der Kupplungshälften voneinander abweichende Verschiebewege gewünscht werden, um zweckentsprechender steuern zu können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung für einen Schrauber der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, dessen beide Kupplungshälften der Drehmomentbegrenzungskupplung ein genaueres und feinfühligeres und sowohl für die Trennkupplung als auch für die Abschalteinrichtung geeignetes Steuern ermöglichen. Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Kennzeichens des Patentanspruches I.

Weitere erfindungswesentliche Einzelheiten und Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird an Hand zweier in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. I bis 4 eine Ausführungsform in den wesentlichen Phasen eines Betriebszyklus,

F i g. 5 bis 7 eine andere Ausführungsform in den wesentlichen Phasen eines Betriebszyklus.

Bei der Ausführungsform gemäß V i g. I bis 4 wird

^ die Werkzeugspindel 12 von der Motorwelle 17 über die Kupplungswelle 1 angetrieben, und zwar eine Überlastkupplung, die aus der mit Klauen !9 versehenen ringartigen einen Kupplungshalfte 3 und der mit

Klauen 18 versehenen zweiten Kupplungshälfte 5 besteht. Die Kupplungshälfte 5 ist mit der Werkzeugspindel 12 über einen Bolzen 20 verbunden, der in Ausnehmungen 21 der Kupplungshälfte 5 in Axialrichtung gleitbar ist. Kupplungshälften 3 und 5 sind auf der Kupplungswelle 1 in Axialrichtung gleitbar und werden durch die Kupplungsfeder 9 nach links gedrückt. Die Vorspannung der Kupplungsfeder 9 ist durch eine Mutter 9a verstaubar, die ebenfalls auf die Kupplungswelle I aufgeschraubt ist. Der Stift 20 durchdringt einen in der Kupplungshälfte S axial gleitbaren Ansatz 22 der Werkzeugspindel 12, der durch eine Feder 13 nach links belastet ist, so daß der Bund 24 der Werkzeugspindel 12 am schematisch dargestellten .Schraubergehäuse 25 anliegt.

Am rechten Ende ist die Kupplungswelle mit einem topfartigen Ansatz 26 innerhalb der Moiorwelle 17 gleitbar geführt und durch eine Feder 15 nach links beaufschlagt. Durch die Kupplungsweile 1 hindurch ist die Stange 6 gleitbar geführt, die in den mit dem Ventilkörper (nicht gezeigt) verbundenen Ventilstift 14 übergeht. Der Ventilslift 14 weist einen Bund 27 auf. der sich in der Ruhelage gegen eine Schulter 28 in der Motorwelle 17 abstützt. In dieser Stellung ist das (nicht dargestellte) Druckluftventil durch den aufsitzenden Veniilkörper geschlossen. Der Kopf 29 der Stange 6 liegt ar radial verschiebbaren Arretierungskörpern 8 an. deren Funktion später beschrieben wird.

Mit der in F i g. 1 dargestellten relativen Lage dsr einzelnen Teile wird der Schrauber auf das Werkstück aufgesetzt und angedrückt. Durch den Anpreßdruck wird die Kupplungswelle 1 zusammen mit den von ihr getragenen bzw. von ihr aufgenommenen Teilen nach rechts in die Stellung der F i g. 2 verschoben. Hierbei wird die Stange 6 und mit ihr der Ventilstift 14 iniigenommen, da sich die Arretierungskörper 8 gegen den Kopf 29 der Stange 6 legen. Der Ventilstift 14 hebt den Ventilkörper ab und öffnet das Druckventil, so dall der Antrieb zu arbeiten beginnt. Die leder 15 ist bei der Verschiebung zusammengedrückt worden. |et/t wird der Punkt des durch die Mutter 9.i an der Kiipplungsfedcr 9 eingestellten Drehmomentes erreicht. Die Werk-/eugspindel 12 und die Kupplungshälfte 5 werden gewissermaßen gegenüber der Kupplungshalfte } abgebremst. Das hat zur Folge, daß die Kugel (oder Kugeln) 30 infolge der Keilwirkung des (oder der) Schraubenganges 31 nach rechts gedrückt wird und sich hierdurch der Abstand zwischen den Kupplungshälften 5 und 5 vergrößert. F.s ergibt sich also eine nach rechts gerichtete Kraft, welche die Kupplungshalfte 3 nach rechts verschiebt, so daß die Klauen 18 und 19 außer Hingriff kommen.

Zusammen mit der KupplungshäKte 3 ist ein Ring 32 mit einem Kragen 33 verschiebbar, der eine nach innen offene Ringnut 34 bildet. Am Kragen 33 liegt eine durch eine gleichsinnig zur Kupplungsfeder 9 wirkende Feder Il belastete Hülse 10 an. Bei der Bewegung der Kupplungshalfte 3 nach rechts werden der Ring 32 und die Hülse 10 unter Zusammendrückung der Feder 11 mitgenommen. Nach einem gewissen Weg gelangt die Ringnut 34 über die kiigelähnlich geformten F.ntriegeliingskörper 8, die jetzt durch den Kopf 29 der Stange 6 nach außen gedrückt werden und sich vor das linke F.nde der Hülse 10 legen und diese in Verschiebungssiellung festhalten. Die Stange 6 wird frei und durch einen Antrieb (nicht dargestellt), /. B. eine Venlilfeder, b/w. den Druck der auf dem Ventilstift bzw. dem Ventilkömcr lastenden Druckluft oder einen Elektroma

gneten zusammen mit dem Ventilstift 14 nach links gedrückt. Das Druckluftventil wird z. B. geschlossen, allgemein aSso der Antrieb abgeschaltet.

Mit der Abschaltung dt··. Antriebes läßt das die Verschiebung der einen Kupplungshälfte 3 über das Schraubgetriebe bewirkende Drehmoment nach. Die Kupplungsfeder 9 schiebt die eine Kupplungshalfte I wieder in ihre Ausgangsstellung zurück, in der sie aller dings nicht wieder mit der anderen Kupplungsteil!;.· 5 in Eingriff fällt, da sie hieran durch eine aus dem Stilt 7 und dem Anschlag 16 bestehende Abstandseinrichuing gehindert wird. Achsgleich zur Stange 6 und an ihrem Kopf 29 anliegend ist der Stift 7 axialverschiebbar gelagert, der sich gegen einen festen Anschlag 16 der Kupplungshälfte 5 anlegt. Die Stange 6 fuhrt nach Freigabe durch die Enlriegelungskörper 8 eine Verschiebungsbewegung nach links aus. Diese Verschiebimgsbewegung wird auf den Stift 7 übertragen, der seinerseits über den Anschlag 16 die Kupplungshalfie 5 unier Zusammendrückung der Feder 13 so weit nach links verschiebt, daß zwischen den Klauen 18 der Kupplungshälfte 5 und den Klauen 19 der wieder in seine Ausgangsstellung zurückgekehrten Kupplungshalfte 3 ein Abstand d verbleibt. Es wird auf diese Weise nicht nur ein Wiedereinlegen der Kupplung, sondern auch jegliches Ratschen bzw. jegliche Berührung verhindert.

Im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen sind also die Entriegelungskörper 8 in der Stellung nach F i g. 3, in der rie radial nach außen bewegt sind, nicht gegen die Kupplungsfeder 9, sondern nur gegen eine weit schwächere Feder 11 wirksam. Hierdurch wird die Gefahr vermieden, daß die Stange 6 /wischen den l.ntriegelungskörper 8 auf Grund eines zu starken Druckes seitens der Feder 11 eingeklemmt wird, ein solches I inklemmen wäre dann zu belürchten. wenn der vulle Druck der Kupplungsfeder 9 auf die I lulse 10 wirksam wäre. Es würde nämlich die Überführung des Sehr,in bers in die aus F i g. 1 oder F i g. 4 ersichtliche Ans gangslage behindern.

Wird das Werkzeug abgehoben, so gehen die Kupp lungswelle 1 und die Werkzeugspindel 12 durch die Ieder 15 in die Ausgangslage nach F ι g. I oder 4 /iinick. An dieser Bewegung nimmt jedoch die Stange 6 nicht teil. Sie wird also unter den Entriegeliingskörpern 8 herausgezogen, so daß die feder Il die I lulse 10 wieder in die Stellung nach F i g. 1 oder 4 zurückfuhren kann. Gleichzeitig wird dadurch die Belastung des Stif tes 7 aufgehoben, so daß die Kupplungshalfte 5 inner der Einwirkung der Feder I } bis zur axialen Anlage der Klauen 18 an Klauen 19 (F i g. 4) oder bis zum radialen Eingriff der Klauen 18 und 19 verschoben wird. Ob die Klauen axial oder radial in Eingriff kommen, hängt von der gegenseitigen Lage ab, in der sie nach dem Stillstand der Werkzeugspindel und Kupplungswelle zueinander stehen.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 5 bis 7 ist die Moiorwelle mit 40 bezeichnet. Auf ihrer der Kupplungswelle 41 zugewandten Seite ist die Moiorwelle mit einem Kupplungsflansch 42 versenen. In den Flansch 42 greifen schematisch als 43 dargestellte Klauen eines auf der Kupplungswelle 41 in Axialnchlung verschiebbar gelagerten Zwischenringes 44 ein. Der Zwischenring 44 seineiseits ist auf der der Motorwelle 40 abgew.indten Seite mit Klauen 45 versehen, die in die Klauen 45' einer axial auf der Kupplungswelle 41 verschiebbar gelagerten Kupplungshälfte 46 eingreifen. Die Kupp lungshälfle 46 steht durch die Schraubenfeder 47 unter einem nach rechts gerichteten Federdruck. Dei I euer-

drink ist durch die auf die Kupplungswcllc 41 aufgeschraubte Vorspanrinuittcr 48 einstellbar.

Fin von der Motorwellc 40 aufgebrachtes Drchmomenl wird seitens der Kupplungshälftc 46 in einer von der Kupplungshälfte 5 gemäß Fig. I bis 4 grundsätzlich an sich bekannten Weise auf die Kupplungswclle 41 uberiragcn. fliese Übertragungseinrichtung ist hier als an sich bekannt nicht wn einzelnen dargestellt. |cdenfalls gcstatlcl diese Drehmomentübertragung eine l.ängsversehiebbarkeit der Kupplungshälflc 46 in Axialrichtung auf der Kupplungswellc 41.

Innerhalb der Motorwellc 40 und der Kupplungswelle 41 isi die Stange 49 in Axialrichtung verschiebbar gelagert. Sie steht mit ihrem rechten linde (nicht gezeigt) in direkter Verbindung mit dem Ventilkörper des Dnickluftveniils des Druckluftmotors. Die den Vcntilkörpcr beaufschlagende Druckluft trachtet danach, die Stange 49 nach links zu verschieben. Hieran wird die Stange 49 jedoch durch die beiden durch Kugeln gebildeten Fntricgclungskörper 50 gehindert, die in Radialrichtung verschiebbar innerhalb der Kupplungswelle 41 gelagert sind, an einer Radialverschicbung jedoch durch die Kupplungshalfte 46 gehindert werden, die in Arbeitsstellung des Schraubers mit ihrem Rand die radialen Atistrittsöffnungen der Führung 51 für die Fntriegelungskörper 50 verdeckt.

Auf dem Umfang der Kupplungswclle 41 sind zwei schraubenförmige Nuten 52 aufgebracht, in die Kugeln 53 eingelegt sind. F.s sind dies die Kugeln eines .Schraubgetriebes, die in entsprechende Ausnehmungen des Kupplungskörpers 46 eingreifen. Der Zwischenring 44 wird durch den Druck einer Feder 54 nach links gegen einen Anschlag 55 auf der Kupplungswclle 41 gedrückt. Die leder 54 stützt sich dabei endscilig jeweils an einem Bund 56 des Zwischenringes 44 bzw. einem Hund 57 der Kupplungswclle 41 ab.

Die Stange 49 ist mit einem Bund 58 versehen. In den axialen Verschiebungsweg des Bundes 58 der Stange 49 ragt ein zweiarmiger Hebel 59 mit seinem einen Arm hinein. Der Hebel 59 ist innerhalb der Kupplungswellc 41 um die Drehachse 60 schwenkbar gelagert. Die Drehachse 60 wird dabei durch den schncidenförmig ausgebildeten Rücken des Hebels 59 gebildet. Mit seinem anderen Arm liegt der Hebel 59 an dem nach innen vorstehenden Bund 56 des Zwischenringes 44 an. Die Überlastkupplung arbeitet wie folgt: Durch F.rreichung des Überlastmoments wird die Kupplungswcllc 41 gegenüber der Motorwcllc 40 abgebremst. Die Kugeln 53 des Schraubgetriebes drücken dadurch die Kupplungshalfte 46 nach links gegen den Druck der Kuppliingsfedcr 47. Fs löst sich dadurch der Eingriff der Klauen 45 und 45' zwischen der Kupplungshalfte 46 und der durch den Zwischenring 44 gebildeten zweiten Kupplungshälfte. Gleichzeitig legen sich radiale Öffnungen 61 in der Kupplungshalfte 46 über die radialen Austritlsöffnungcn der Führung 51 für die Entricgelungskörpcr 50. Diese können dadurch dem von der Stange 49 nach links ausgeübten Druck seitens der Druckluft des Druckluftventils durch radiales Ausein-

anderlrctcn ausweichen, wobei sie teilweise in die öff nungen 61 eintreten (F i g. 7). Mit der Verschiebung dci Stange 49 nach links wird die aus dem Bund 58 mit dem Hebel 59 bestehende Abstandseinrichtung wirk sam. Fs schlägt der Bund 58 der Stange 49 an den untc ren Arm des Hebels 59 und schwenkt dadurch den Hebel 59 in die aus F i g. 7 ersichtliche Stellung Der obere Arm des Hebels 59 drückt dabei über den Bund 56 den Zwischenring 44 nach rechts um das Malt des Spaltes zwischen den beiderseitigen Kupplungsklauen 45 von der Kupplungshalfte 46 und 45' von der durch den Zwi schenring 44 gebildeten zweiten Kupplungshälfte Gleichzeitig mit der Verschiebung der Stange 49 in die aus F i g. 7 ersichtliche Stellung wird der Druckluftmotor abgeschaltet. Die Klauen 45 und 45' stehen mil Ab stand voneinander.

Nun wird der Schrauber von dem Werkstück abgehoben. Eine zwischen Flansch 42 der Motorwellc 4C und der Kupplungswellc 41 wirksame Schraubenfeder 62 drückt die Kupplungswcllc 41 so weit nach links, einIJ sie mit einem im Bereich der Mutter 48 angeordneten Bund 63 an das Gehäuse 25 des Schraubers anschlägt Diese Bewegung der Kupplungswellc 41 nach links kann die Stange 49 nicht mit vollziehen, da sie mit der in F i g. 7 dargestellten Stellung bereits ihre linke Fxtremslcllung aufweist. Sic kann dadurch keine .Spreizwirkung mehr auf die Arrctierkugcln 50 ausüben Durch die Kupplungsfcdcr 47 wird indessen die Kupp lungshälftc 46 nach rechts gedrückt. Dieser Druck bewirkt ein vollständiges Wicdcrcintrctcn der Arretierkugeln 50 in die Radialführung 51 in der Kupplungswclle 41. Die Feder 54 drückt gleichzeitig den Hebel 59 in seine aus F i g. 6 ersichtliche Vertikalstclliing zurück nachdem sein unterer Arm nicht mehr vom Bund 5Ϊ der Stange 49 beaufschlagt ist. Die Klauen 45 und 45 von den Kupplungshälflcn 46 und 44 geraten wieder in Eingriff. Die Klauen 43 zwischen Flansch 42 der Motorwellc 40 und dem Zwischenring 44 stehen ohnehin in einem permanenten Fingriff, obgleich Zwischenring 44 und Flansch 42 axial relativ gegeneinander verschiebbar sind Der Schrauber ist nunmehr betriebsbereit Durch ein Aufsetzen der an die Kupplungswclle 41 links anschließenden Klinge (nicht gezeigt) auf das Werkstück wird die Kupplungswellc 41 nach rechts verschoben (Fig. 6). Dabei stoßen die Entricgchingskörper 50 die Stange 49 nach rechts und lieben dadurch gleichzeitig den Ventilkörper vom Sitz des Druckluftventils. Die Druckluft strömt in den Druckluftmotor ein und setzt den Schrauber in Drehung. Der Betriebszyklus beginnt wie beschrieben von neuem.

Die Erfindung wurde ausschließlich an Hand eines Druckluftschraubers beschrieben. In gleicher Weise kann jedoch auch beispielsweise ein clektromotoriset angetriebener Schrauber mit der Übcrlastkupplunj nach der Erfindung ausgerüstet sein. In diesem lall« würde der Antrieb für die Axialverschiebung der Stan ge 6 von einem elektromagnetischen Antrieb abgclcitc sein, welcher durch das Auslösen der Übcrlastungs kupplung eingeschaltet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drehmomentbegreiizungs- und Trennkupplung für einen Schrauber, insbesondere für einen Druckluftschrauber, deren Drehmomentbegrenzungskupplung aus einer treibenden und einer getriebenen Kupplungshälfte besteht, von denen eine (erste) Kupplungshälfte durch Längsverschieben relativ zur Kupplungswelle trennbar ist und den Trennteil enthält, mit einer Halteeinrichtung zum Aufrechterhalten der Trennsteliung sowie mit einer Abschalteinrichtung zum selbständigen Abschalten der Energiezufuhr beim Erreichen des eingestellten Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungshälfte (5; 44) ebenfalls längsverschiebbar zur ersten Kupplungshälfte (3; 46) und zur Kupplungswelle (1; 41) angeordnet ist und daß die getriebene und die treibende Kupplungshälfte (3, 5; 44, 46) durch eine beim Ansprechen der Drehmomentbegrenzungskupplung zwischen ihnen wirksam werdende Abstandseinrichtung (7, 16; 58, 59) in einer Trennstellung gehalten wird.

2. Drehmomentbegrenzungs- und TrennUupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Axialrichtung gegen eine Rückstellkraft verschiebbare Stange (6; 49) mit der Abstandseinrichtting (7, 16; 58, 59) für die zweite Kupplungshälfte (5; 44) in Wirkverbindung steht und durch mit der drehmomentabhängig längsverschiebbaren einen Kupplungshalfte (3; 46) verbundene Entriegelungskörper (8; 50) auslösbar ist.

J. Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die /weite Kupplungshalfte (5: 44) über die Abstandseinrichtung (7, 16; 58, 5·*) in Axialrichlung verschiebende Stange (6; 49) mit dem Druckluftventil des Antriebsmotor verbunden ist.

4. Drehmomcnibegreiuungs- und Trcnnkupplung insbesondere für einen elektromotorisch angetriebenen Schrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der einen Kupplungshalfte (3; 46) ein bei deren drehmomentabhängigen Verstellung betätigter Kontakt verbunden ist und die die zweite Kupplungshalfte (7; 44) über die Abstandseinrichtung (7, 16; 58, 59) verschiebende Stange (6; 49) mit einem durch den Kontakt einschaltbaren Elektromagneten in Verbindung steht.

5. Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung (7, 16; 58, 59) in der Kupplungswelle (I; 41) gelagert ist, die durch den beim Aufsetzen des Schraubers auf das Werkstück erzeugten Druck unabhängig von der verschiebbaren Stange (6; 49) gegen den Druck einer Feder (15; 62) längsverschiebbar ist.

b. Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelungskörper (8) für die verschiebbare Stange (6) durch eine unter dem Druck einer gesonderten Feder (11) stehenden Hülse (10) in der Verriegelungsstellung gehalten werden, die durch die eine Kupplungshalfte (3) bei deren Ausriickbewegung verschiebbar ist.

7. Drchmorncntbcgrcnzungs und Trennkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daU die

Abstandseinrichtung aus einem mit der zweiten Kupplungshalfte (5) fest verbundenen Anscnlag (16) und einem durch die eine Kupplungshälfte (3) hindurchgeführten Stift (7) besieht, der durch die verschiebbare Stange (6) verstellbar ist.

8. Drehmomentbegrenzungs- und Trennkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung aus einem in der Kupplungswelle (41) gelagerten, die zweite Kupplungshalfte (44) mit seinem einen Hebelarm erfassenden Schwenkhebel (59) und einem den anderen Hebelarm des Schwenkhebels (59) erfassenden, auf der längsverschiebbaren Stange (49) angebrachten Bund (58) besteht.