DE2353472A1

DE2353472A1 - Abwuergluftabschaltsteuerung fuer pneumatische schrauber

Info

Publication number: DE2353472A1
Application number: DE19732353472
Authority: DE
Inventors: William Keith Wallace
Original assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Current assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-25
Publication date: 1974-05-09
Also published as: AU474481B2; FR2333616B1; GB1434979A; IN138763B; AU5978473A; CA995031A; SE389826B; JPS5631231B2; BE803947A; BR7306238D0; US3791458A; ZA737285B; IT989899B; DE2353472C2; JPS4977298A; FR2333616A1; NL7310265A

Description

Priorität vom 3_0. Oktober 1972 in USA - Serial"NÖ7~3OT7952~

Die Erfindung betrifft Luftabschaltsteuervorrichtungen für pneumatisch angetriebene Werkzeuge, wie z.B. Schrauber und dergleichen, die zum Antreiben von mit Gewinde versehenen Befestigungselementen verwendet"werden. Der allgemeine Zweck der Vorrichtung liegt darin, die Arbeitsluft, welche zum Motor geführt wird, automatisch abzuschalten, wenn der Motor durch Belastung bis zum Stillstand abgewürgt wird..

Während die erfindungsgemäße Steuervorrichtung auf vielen Gebieten angewendet werden kann, ist sie besonders für die Verwendung und Vereinigung in pneumatisch angetriebenen Schrauberwerkzeugen geeignet.

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Postscheck; Frankfurt/Main 6763-602 Bank: Dresdner Bank AG. Wiesbaden. Konto-Nr. 276807

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Es ist nickt Sinn der erf indungsgemäßen Vorrichtung, das von dem Werkzeug auf das Werkstück aufgebrachte Drehmoment zu steuern, -sondern es ist statt dessen Zweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung, den Arbeitsluftstrom zum Motor abzuschalten, wenn der Motor abgewürgt wird, d.h. seine Drehmomentkapazität erreicht hat.

Erfindungsgemäß wird ein& Vorrichtung, die zentrifugal durch einen Druckluftflügelzellenmotor betrieben wird, bei einem pneumatischen Werkzeug in Zuordnung zu einem Luftstrom-Abschaltventil verwendet. Die Vorrichtung arbeitet so, daß sie den Abwürgzustand des Motors feststellt und dann die Betätigung des Ventils zum Abschalten des Arbeitsluftstromes zum Motor hin. veranlaßt.

Ein pneumatisch angetriebener Schrauber mit der genannten Vorrichtung hat eine Vielzahl von Vorteilen. Die aus der Sache gegebene Fähigkeit eines Druckluftmotors zur Steuerung der Drehmomsskenzfuhr wird nicht beeinträchtigt,.

Der Luftstrom zum Werkzeug ist beendet, nachdem der Drucken

luftmotorr seine Drehmomentenkapazität und sein durch Abwürgen hervorgerufenen Stillstand erreicht hat. Wenn das Werkzeug sich ±n diesem Zustand befindet, weiß die Bedienungsperson, daß das Werkstück richtig angezogen ist, und es nicht notwendig ist , daß eae das Werkzeug weiter dadurch anzieht, daß sie es als Hand «Schraubenschlüssel verwendet. Diesbezüglich wird durch die automatische Beendigung des Luftströmes zum Motor, nachdem dieser auf

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Stillstand abgewürgt 1st, die Mühe der Bedienungsperson für die Arbeit vermindert.

Ein Merkmal der Erfindung ist eine Kugelschältventileinheit, deren Körper sich mit der Motorwelle dreht und eine innere Kammer aufweist, in welcher eine Ventilkugel relativ hoher Masse unter der Vorspannung einer Feder über einer Luftaustrittsöffnung sitzt und auf Zentrifugalkräfte anspricht, die vom Motor hervorgerufen werden, um sich entgegen der Vorspannung der Feder in den. offenen Zustand zu bewegen, damit eine StrÖmungsverbindung zwischen einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung geschaffen wird, und diese Ventilkugel unterliegt der Federvorspannung, um auf den Sitz zurückzukehren _v wenn der Motor abgewürgt worden ist. '

Ein Vorteil der Ventilkugeleinheit ist ihre kompakte Größe, wodurch sie einen relativ kleinen Bereich im Werkzeug.einnimmt und somit dazu beiträgt, ein Werkzeug mit kompakten Maßen und geringem Gewicht, zu. erhalten.

Ein weiterer Vorteil der Einheit ist die augenblickliche Abhebung der Ventilkugel vom Sitz entgegen der Vorspannung ihrer Feder in Abhängigkeit von der Anfahrdrehbewegung des Motors, an welchem die Einheit angebracht ist.

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Bin weiterer Vorteil der Einheit ist der Kraftraktor, den die Ventilkugel in Abhängigkeit von der zentrifugalen Tätigkeit des Motors entwickelt, wodurch, die Kugel rom Sitz abgehoben verbleibt» bis der Motor abgewürgt worden ist, und dann unter der Vorspannung ihrer Feder auf den Sitz zurückkehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmögliclikeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Ee zeigen]

Fig. 1 einen Längsschnitt eines tragbaren, pneumatischen Schraubers, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist, wobei nur so viel vom Schrauber gezeigt ist, wie für das Verständnis der Erfindung notwendig ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen abgebrochenen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 und

Fig. h eine vergrößerte Ansicht des Mittelteils der Fig.1, um weiterhin die Anordnung der Bestandteile desselben klarer zu machen.

Bei der in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein tragbares, pneumatisch

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angetriebenes Drehsehrauberwerkzeug mit einem allgemeinen Gehäuse 10 gezeigt» In dem Gehäuse befindet sich, ein nerkommlicher Druckluf tdrehkolbenflügelzellen·· abwürgmotor 11. Die Motorwellenenden (nur das rückwärtige Wellenende 12 ist gezeigt) werden in herkömmlicher Weise in Lagern lh unterstützt.

Die Drehung des Motors wird über ein nicht dargestelltes UnterSetzungsgetriebe sowie eine Abtriebsspindel auf einen Schraubersteckschlüssel am vorderen Ende des Werkzeuges übertragen, um das Werkstück, z.B. eine Mutter oder einen Schraubenkopf, zu drehen»

Ein von Hand betätigbares Drosselventil 16 in einem Griffabschnitt 17 des Gehäuses steuert den Strom der Frischluftzufuhr durch, den Handgriff zum Motor. Für den Antrieb de s Motors verbrauchte Luft strömt in herkömmlicher Weise aus dem Gehäuse des Werkzeugs aus· Ein den Arbeitsluftstrpm unterbrechender oder abschaltender Steuerabschnitt 18 des Gehäuses ist mittels einer Klemmutter 19 zwischen einem Motorabschnitt 21 und dem Griffabschnitt I? des Ge- hauses angebracht.

Im Abschnitt 18 ist ein Arbeitsluftstromunterbrechungsventil 22 vorgesehen, welches den Strom der Frischluftzufuhr vom Drosselventil zur Motorkammer 23 steuert bzw· schaltet. Das Ventil 22 ist von der Art einer Spule, die

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zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung in der im Gehäuse eingepaßten Ventilbüchse 2% gleitbar oder verschiebbar ist. Ein Bade der Büchse oder Hülse ist darcli eine Schraubenkappe 25 verschlossen; das andere Ende ist durch die Wand der Überwurfmutter 1«? verscnlossen· Sine Feder 2.6 spannt das Ventil in den normalerweise offenen Zustand, wie er in den Fig. 1 und k gezeigt ist, vor» In die sein Zustand tritt vom Drosselventil in einen Durchgang 27 strömende Zuluft durch eine Se±ten5ffnung 28 <ler Ventilhiilse Zh zu einer Kammer 29 um den SaIs des Unterbrechungsventils ein und geht durch eine Seitenöffnung 31 heraus· Von der letztgenannten Öffnung strömt die Luft durch Verbindungsgänge 32 zur Motorkammer 23 für den Antrieb des Motors. In die Seitenöffnung 28 eintretende Einlaßluft strömt auch durch einen verengten Durchgang oder einen Entlüftungsanschluß 33 im Körper des Abschaltventils zu einer Schaltkammer 3k unter dem ventil.

Der wirksame Druckbereich der Unterseite des Abschaltventils ist relativ größer als Jener des gegenüberliegenden Bereichs um aen Hals des Ventils, so daß dann, wenn der Druck der in die Steuer- bzw. Schaltkammer 3k eintretenden LiTift sich entwickeln gelassen wird, ex* pneumatisch, das Ventil in ausreichender Weise aus dem Gleichgewicht, d.h. in die pneumatische Unbalance, bringen würde, um es zu veranlassen, sich entgegen der Vorspannung ihrer Feder zu schließen und den Arbeitsluftzustrom von der Öffnung 28 zu« Motor zu unterbrechen· - 7 -

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Wegen dee größeren Durchmessers der Durchgangs einrichtung 32, «eiche den Drosselauslaßdurchgang 2? mit dem Motor relativ zu dem verengten Durchgang 33 verbindet, welcher zur ,Steuerkammer Jk unter dem Abschaltventil führt, wird das Volumen der zum Motor geführten Luft dem Motor zur Drehung gestartet haben, bevor der Luftdruck in der Kammer 34 #ich in hinreichender Weise aufbauen kann, um das Ventil zu schließen* Eine durch Zentrifugalkraft betätigte Kugelschaltventileinheit 30, die betrieblich mit dem'Motor verbunden ist, ist so ausgestaltet, daß sie den. Aufbau von eingeschlossenem Luftdruck in der Kammer Jh unter dem Abschaltventil so lange verhindert, bis der Motor durch. den Drehmomentenzustand des Werkstücks bis zum Stillstand abgewürgt 1st.

Die Schaltventileinheit 30 ist in einer Auslaßkammer 35 des .Gehäuses zur Relativdrehung angeordnet* Die Auslaßkammer ist andauernd zur Atmosphäre hin über eine Öffnung 15, die in Fig. 3 gezeigt ist, entlüftet* Die Schaltventileinheit weist ein Gehäuse oder einen Körper 36 mit einer sich axial erstreckenden Nabe oder Lagerbüchse 37 auf, die auf dem rückwärtigen Wellenende 12 des Rotors aufgeschraubt ist* Bin Paar Senkkopf· oder Imbußschrauben 38, die im Gleichgewicht zueinander angeordnet sind, befestigen die Nabe an der Rotorwelle* Eins exzentrisch i» Körper der Ventileinheit angeordnete Ventilkammer'39 weist einen Ventilsitz kl auf, auf dem die Ventilkugel mit der relativ hohen Masse kZ normalerweise unter der Vorspannung

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einer Feder 43 aufsitzt. Die Feder sitzt in einer Rückhalte schraubenkappe 44, die in ein rückwärtiges offenes Ende der Ventilkammer eingeschraubt ist. Die Kammer ist notwendigenfalls entfernbar, tun die Ventilkammer zu reinigen oder die Kugel oder die Feder zu ersetzen. Wenn die Kugel sich auf ihrem Sitz befindet, schließt sie über einem Ende eines Entlastungsdurchganges 45» dessen anderes Ende durch den Körper der VenÜLeinheit in die Austrittskammer 35 austritt. Die Ventilkanmter 39 steht zu jeder Zeit mit der Schalt- oder Steuerkammer 34 unter dem Abschaltventil mittels eines allgemein mit 46 bezeichneten Durchganges in Verbindung. Der Durchgang 46 führt von der Ventilkammer 39 durch den Körper der Schaltventileinheit in . die Rotorwelle 12, von. wo er durch eine Motorstützoder -Halteplatte 47 die Verbindung zu einem Durchgang 48 (Fig. 3) schafft, welche sich durch die Gehäusewand zur Steuerkammer 34 unter dem Abschaltventil erstreckt. Die Durchgänge führen von der Kammer 34 zur Schaltventilkammer 39, und der Entlastungs- oder Freigabedurchgang 45 hat einen größeren Durchmesser als jener des verengten Entlüftungsanschlusses 33· Dies erlaubt den allmählichen Abbau bzw. das Absinken des Druckes der Luft in der Kammer 34, wenn die Kugel vom Sitz abgehoben ist.

Bei der iiiec beschriebenen Ausführungsform ist die Kugel aus einem schweren Material hergestellt, z.B. aus Stahl.

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Wegen" der exzentii sehen Lage der Kugel zum Körper der Schaltventilexnheit 30 ist der Körperteil der Schältventileinheit gegenüber der Kugel fest bzw. massiv und ist gewichtsbelastet von einem Stift 49 als Gegengewicht, wodurch das Gewicht der Ventileinheit gleichmäßig auf der Rotorwelle im Gleichgewicht gehalten ist. Diese Anordnung ist erwünscht, um eine unerwünschte Separation der Schaltventileinheit zu verhindern, was sonst der Fall sein könnte. Seitliche flache Bereiche oder Flächen (Fig. 2)' sind für die Anbringung eines Schlüssels am Körper 36 vorgesehen, und zwar für die Anordnung oder Anbringung der Schaltventileinheit an der Rotorwelle.

Die Urafangskohtur des Körpers der Ventileinheit ist symmetrisch, um auch den Gleichgewichtszustand auf der Rotorwelle zu begünstigen.

Zusammengefaßt läuft der Betrieb des Schraubers s>ab, · daß die Bedienungsperson das Drosselventil 16 herunterdrückt und dadurch den Zufuhr ^. Frischluft strom im Handgriff 17 fließen läßt, um in den Durchgang 27 einzutreten_s von wo er zur Seitenöffnung 28 der Abschaltventilbüchse 2k fließt. Von der Öffnung 28_ fließt der Zuluftstrom in verkleinertem Volumen durch Öffnung 33 zur Schalt bzw. Steuerkammer "^k unter dem Abschaltventil 22j und er fließt gleichzeitig in relativ größerem Volumen um den Hals des Abschaltventils sowie durch die Durchgänge 32 zur Drehung des Motors*

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Wenn sich der Motor plötzlich von seinem Ruhezustand an dreht, läßt die Trägheit der Kugel hZ letztere sich, entgegen der Vorspannung der Fig. 43 vom Sitz abheben; und sie bleibt vom Sitz abgehoben, so lange die Drehgeschwindigkeit des Motors schnell über 10 $ ihres Leerlauf wertes ansteigt· 10 <$> der Mo tor Ie erlauf drehzahl erzeugen eine hinreichende Zentrifugalkraft, um die Kugel von ihrem Sitz £ort zu halten. Die von ihrem Sitz abgehobene Kugel läßt die beschränkte zur Steuerkammer 3k strömende Zuluft durch die Öffnung K5 der Schaltventileinheit 3° zur Auslaßkammer 35 entlüftet oder entlastet werden, bevor die Luft in der Kammer 3^ an der Unterseite des Abschaltven-tils einen ausreichenden Druck aufbauen kann, um das VentiX bezüglich, der Seitenöffnung 28 in seinen geschlossenen Zustand zu schieben. °

Die Drehung des Motors wird durch das Verbindungsgetriebe und die Spindel (nicht dargestellt) übertragen, um dem Werkstück ein Drehmoment zu erteilen. Das auf das Werkstück übermittelte Drehmoment läßt den Motor abbremsen. Die negative Beschleunigung des Motors erzeugt eine Kraft auf die Kugel h-2. derart, daß sie so lange von ihrem Sitz entfernt bleibt, bis der Motor sich weit unter die IO $ seines Leerlaufbeträges verlangsamt hat. Nachdem der Motor das Werkstück bis zur Grenze seiner Kapazität gedreht hat und bis zum Stillstand abgewürgt ist_a setzt sich die Kugel unter der Kraft ihrer Feder 43 wieder sas£ desi Sitz und verschließt die Entlastungsöffnung h-5- Der kleine

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Ent lüf tungsanscliluß 33 kann auch als Drossel-Auslaßkanal oder Lecköffnung 33 bezeichnet werdem.., Die durch diese Öffnung 33 zugeführt© Luft setzt dann die Steuer- bzw. Schaltkammer "$K unter dem Abschaltventil unter Druck, um das Ventil in seinen geschlossenen Zustand zu schieben, und zwar auf einer oberen Schulter oder einen Sitz 4O. Dies unterbricht den -weiteren Zuluft strom zum Motor. Bei dieser geschobenen Tätigkeit schirmt das Abschaltventil die Seitenöffnung 28 von den zum Motor führenden Durchgängen 32 ab. Der Drosselauslaßkanal oder die Lecköffnung 33 bleibt zur Öffnung 28 TyJn offen und läßt weiterhin den Druckluftzustrom zur Schal tkammer 3k hin zu, um das Abschaltventil so lange verschoben zu halten, wie das Drosselventil 16 offengehalten ist·

Wenn die Bedienungsperson das Drosselventil in den geschlossenen Zustand freigibt, hält der Zuluft strom stasa Abschaltventil an. Normale Leckage der Luft von .der Steuerkammer 3^ verzehrt dann den Druckzustand der Kammer, so daß das Abschaltventil durch seine Feder 26 dann wieder geöffnet wird. Das Werkzeug befindet sich dann im Start— zustand für den nächsten Umlauf.

Zählreiche Abwardlnagen der Form, Gestaltung und Anordnung könnai. bei den oben beschriebenen Teilen der bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden, ohne den grundsätzlichen Erfindungsgedanken zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

.1 »Ζ Druckluft schraub er salt einem Druckluftmotor, einem in einem Durchgang zwischen der Luftzufuhr und dem Motor auge ordne tesi Abschaltventil, welches ±n die geschlossene Position in dem Durchgang bewegt werden kann, nachdem eine Kammer an seiner Unterseite mit Druckluft beaufschlagt ist ₉ und mit einem den Zuluft strom gleichzeitig zum Durchgang und zu einem mit der Kammer-in Verbindung stehenden Drosselauslaßkanal steueraden JDros sei ventil, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrifugal betätigbare Schaltventileinheit (30) einen an einem Wellenende (12) des Motors (ti) angebrachten Körper (36) zur Drehung in einer entlüfteten Kammer (35) des Gehäuses (10) des Schraubers aufweist, der Kot^bt eine innere Kammer (39) aufweist, die mit einem Kugel ventilsitz (%1) versehen ist, ve Icher mittels einer öffnung (45) Verbindung zu einer entlüfteten Kammer (35) schafft, ein Kugelventil (42) axial in der Innenkammer relativ zum Sitz Bewegbar ist, eine Feder (43) normalerweise das Kugelventil in dem geschlossenen Zustand auf seinen Sitz vorspannt, wobei dort eine Einlaßöffnung (46) zur Imien-kaamer vorgesehen ist, die mit der Kammer (34) an der Unterseite des Abschaltventils (22) in Verbindung steht, und daß das Kugelventil von seinem Sitz in Abhängigkeit von den Zentrifugalkräften, die vom Motor erzeugt werden, fortbewegbar ist.

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2„ Schrauber nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnetg daß das Kugel ventil (42) in der ZEnnenkammer (39) exzentrisch zur Längsachse des Körpers (36) angeordnet
ist. "..""■

3· Schrauber nach Anspruch 2_e dadurch gekennzeichnet» daß der Körper (36) gleichmäßig um seine Längsachse auf dem Wellenende (12) des Motors (ti) sich ie Gleichgewicht befindet.

h. Schrauber nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß eine Nabe (37) sich axial vom Körper (36) erstreckt und an das Wellenende (1-2) des Motors gekuppelt ist·

5· Schrauber nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet« daß eine längliche Bohrung in dem Körper in einem Bereich gegenüber j enem der Kammer (39) parallel zur Längsachse des Körpers gebildet ist und in der Bohrung eine ein Gegengewicht bildende, stiftföraiige Last (49) ein·*· gepaßt ist» welche den Körper (36) um seine Längsachse gleichmäßig im Gleichgewicht hält.

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