DE2431057A1

DE2431057A1 - Schrauber

Info

Publication number: DE2431057A1
Application number: DE2431057A
Authority: DE
Inventors: Lennart Erik Idoft Gidlund
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1975-01-23
Also published as: SE392415B; IT1016256B; FR2235765B1; US3974884A; SE7309269L; FR2235765A1; GB1423469A; JPS5049799A

Description

Patentanwälte 9 Λ ^ 1 Γ) ξ

Dipi.-Ing. W. Beyer Dipl.-Virtsch.-Ing. B. Jochem

Frankfurt am Hain Stauf enstraße 36

In Sachen:

Atlas Copco AB
Nacka/Schweden

Schrauber

Die Erfindung betrifft einen Schrauber, dessen Motor über ein Reduziergetriebe und eine sich bei einem bestimmten Drehmoment selbsttätig lösende Kupplung eine Abtriebswelle antreibt.

Bei herkömmlichen Werkzeugen dieser Art wird eine mechanische Kupplung benutzt, die bei einer bestimmten Belastung durchrutscht. Es kann auch ein Kolben vorgesehen sein,;der die mechanische Kupplung, nachdem sie sich unter Belastung gelöst hat, im geöffneten Zustand hält. Da das Lösen der Kupplung mit Reibung verbunden ist und eine axiale Beschleunigung beweglicher Teile auftritt,- schwankt das zum Lösen der Kupplung erforderliche Drehmoment mit der.Elastizität der Verbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, einen Schrauber der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welcher sich durch große Genauigkeit des maximalen Drehmoments

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und ein für die Bedienungsperson angenehmes Betriebsverlialten auszeichnet.

Vorstehende Auf gate v/ird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der antriebsseitige und der abtriebsseitige Kupplungsteil aus über den Umfang verteilten, durch einen Spalt getrennten und senkrecht zu diesem polarisierten Permanentmagneten' bestehen.

Bei dem vorgeschlagenen Schrauber mit magnetischer Kupplung wird das Drehmoment sofort ITuIl, sobald die über den Spalt wirksamen magnetischen Kräfte nicht mehr ausreichen, das Drehmoment zu übertragen, obgleich der Motor und die Abtriebswelle der Kupplung ihre Drehbewegung fortsetzen. Dies beruht darauf, daß das auf die Abtriebswelle übertragene Drehmoment der Kupplung dann symmetrisch um Null schwankt, εο daß sich als mittlerer Wert Full ergibt. Weder Reibung noch eine unterschiedlich ablaufende öffnungsbewegung der Kupplungsteile beeinflussen die Genauigkeit des maximalen Drehmcr^nt", und auch die träge Masse des abtriebsseitigen Kupplungsteils kann klein gehalten werden, da sich für diesen Kupplungsteil ein kleiner Radius wählen lässt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A

und 1B das hintere und das anschließende vordere Ende eines im Längsschnitt gezeigten Schraubers gemäß der Erfindung,

Fig. 2

und 3 Querschnitte gemäß den Schnittlinien 2-2 und 3-3 in Fig. Λ A in größerem Maßstab,

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Fig, Λ- eine Teil-Seitenansicht entspr. der Blickrichtung 4-4 in Pig. 2,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den hinteren Teil eines als weiteres Ausführungsbeispiel gegezeigten Schraubers, wobei Fig. "5 ebenso wie Fig. 1A durch Fig. 1B zu ergänzen ist,

Fig. 6 ein Detail aus Fig. 5 in Abwicklung und in größerem Haßstab.

Der in Fig. 1 bis 4 dargestellte Schrauber besteht aus einem Gehäuse 11, aus welchem eine Abtriebswelle 12 mit einem Vierkant 13 herausragt. Darauf kann in herkömmlicher Weise ein passender Schraubenschlüssel aufgesteckt werden. Der Antrieb erfolgt durch einen pneumatischen Gleitflügelmotor 14- im Gehäuse 11, welcher über ein von Hand betätigtes Steuerventil 15 nit Druckluft versorgt wird. Der Motor hat einen Rotor mit einer einstückig damit ausgebildeten Abtriebswelle 18. Mit dieser ist der antriebsseitige Kupplungsteil 16 einer Kupplung 16, 1? verbunden, deren abtriebsseitiger Teil 17 mit seiner Welle 19 über zwei mit 20 und 21 bezeichnete Flanefcenrad-Ge.triebestufen auf die Abtriebswelle 12 des Schrauberε wirkt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1A und 13 besteht der abtriebsseitige Kupplungsteil aus drei magnetischen Hingen oder Büchsen 22, 2$, 24_t die auf der Welle 19, s.B. durch Kleben, befestigt sind. Jeder der Hinge 22, 23, 24 wirkt über einen Spalt 25 magnetisch mit einem entsprechenden Ring 26 bzw. 2? bzw· 28 des antriebsseitigen Kupplungsteils 16 zusammen· Alle Ringe 22-24

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■und 26-28 bestehen aus einem permanent-magnetischen Katerial. Sie sind, v.^rie in Fig. 3 durch Pfeile und gestrichelte Linien angedeutet, radial magnetisiert, und ihre den Spalt 25 "begrenzenden Flächen, d.h. die radial äußeren Flächen 36 der Ringe 22-24 und die radial inneren Flächen 37 der Ringe 26-28, bilden einarider gegenüberstehende Pole. Die FoIflachen ,jedes Ringes bilden ein sich um dessen gesamten Umfang erstreckendes geschlossenes Band. Die magnetischen Feldlinien sind über den Spalt 25 geschlossen, wie die in Fig. 3 eingezeichneten gestrichelten Kreise zeigen«

Diejenigen Maschinenteile, an welchen die magnetischen Ringe "befestigt sind, d.h. auf der Abtriebsseite die Welle 19 und auf der Antriebsseite Büchsen 29 ■> 30, bestehen aus einen magnetisch weichen Stahl. Die Büchse 29 ist mit der Abtriebswelle 18 des Hctors verkeilt, und die Büchse 30 ist mittels Schrauben ~y\ und Kuttern 32 an der Büchse 29 festgeschraubt. Die beiden magnetischen Ringe 26, 27 sind mit einen Klebemittel in der Büchse 29 befestigt, während der magnetische Ring 28 in gleicher Weise in der Büchse 30 befestigt ist. Wenn eine Abdeckplatte 33 über einem Fenster im Gehäuse 11 abgenommen wird, können die Schraubverbindungen 31» 32 gelöst und die Büchsen 29» 30, z.B. mittels eines konischen Meiseis, welcher in Löcher 34 und 35 in den Büchsen 29, 30 eingeführt wird ■, relativ zueinander gedreht v/erden. Eine Skale 36' zeigt die relative Winkelstellung der Büchsen 29» 30, wie aus der Fig. 4-ersichtlich, bei welcher die Abdeckplatte 33 weggelassen worden ist. Durch die Veränderung der relativen Drehwinkelstellung der Büchsen 29, 30 lassen sich die zusammenwirkenden magnetischen Ringe 24 und 28 wahlweise so einstellen, daß sie mit ihrer magnetischen Kraft

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entweder mit den anderen beiden Ringpaaren 22, 26 und 23, 27 zusammenwirken oder diesen entgegengesetzt wirken, so daß das durch die Kupplung 16, '7 zu übertragende maximale Drehmoment innerhalb eines Bereichs von 1 bis 3 kontinuierlich verändert und eingestellt werden kann, wobei "1" da.s durch ein einziges Ringpaar zu. übertragende Drehmoment bedeutet.

Der ntriebsseitige Kupplungsteil 1.6 ist ±x Gehäuse 11 mittels Kugellagern 38, 39-gelagert. Der abtreibeseitige Kupplungsteil 17 ist an einem Ende über ein Kugellager 4-0 im antriebsseitigen Kupplungsteil 15 gelagert, während das andere Enc.e durch das Planetenradgetrieee 20, dessen Sonnenrad es bildet, im Gehäuse zentriert ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.· 5 sind die iit Fig. IA übereinstimmenden Einzelheiten mit denselben Bezugzeichen versehen. Abweichend von der Ausführung nach ?ig. 1A haben die antriebs- und abtriebsseitigen Kupplungsteile 16, 17 jeweils nur einen einzigen magnetischen Ring 26 bzw. 22. Der Ring 22 ist auf der Welle' ^9 festgeklebt," während der Ring 26 in gleicher Weise in einer Büchse 50 befestigt ist. Die beiden Büchsen 29, 30 des antriebsseitigen Kupplungsteils 16 sind fest miteinander verbunden, während die Büchse 50 axial vernchieblich in der Büchse 30 sitzt. Eine Sicherungsschraube 51 ist in die Büchse 50 eingeschraubt und gleitet während deren axialer Verschiebung in einem Längsschlitz 52 in der Büchse 30. Auf diese Weise wird eine Relativdrehung zwischen den Büchsen 30 und 50 verhindert und beide können mittels der Schraube 5^ auch axial festgelegt werden. Im gelockerten Zustand der Schraube 51 kann die Büchse 50 untex· Zuhilfenahme eines mit einem Ritzel 5^- versehenen Schlüssels 53 axial verstellt werden. Das Ritzel 5^ kämmt mit einer zahnstangenartigen

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Verzahnung 55 in einem anderen Schlitz in der Büchse JO, während das vordere Ende des Schlüssels 53 in ei- r-.e Bohrung in der Büchse 50 eingreift. Nach der axialen Einstellung der letzteren wird der Schlüssel 53 wieder abgenommen und die Schraube 51 festgezogen. Auf diese Weise kann das durch die Kupplung zu übertx'agende maximale Drehmoment durch wahlweise Einstellung der beiden magnetischen Hinge· 22, 26 in verschiedenen axialen Stellungen relativ zueinander vorbestimmt und eingestellt werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist der abtriebsseitige Kupplungsteil 19 zu beiden Seiten der magnetischen Hinge 22, 26 im aatriebsseitigen Kupplungsteil 16 gelagert und zwar einerseits mittels eines Kugellagers 40 und auf der anderen Seite mittels eines Nadellagers 55· Diese Lageranordnung verbessert die Genauigkeit der Spaltweite 25. Vorzugsweise kann auch, die Ausführung nach Fig. IA mit einer solchen oder ähnlichen Lageranordnung ausgerüstet werden, da in diesem Fall die Spaltweite zwischen den magnetischen Ringen verkleinert und dadurch das maximal zu übertragende Drehmoment vergrößert werden kann.

Auf dem hinteren Ende der VeLIe 19 ist mittels einer Vielnutverbindung axial verschieblich eine Kappe 56 montiert. Diese ist mit vier stirnseitig nach hinten weisenden Zähnen 57 nit einseitig schräger Zahnflanke versehen, und auch die Büchse 29 hat gegenüberstehend vier entsprechend ausgebildete Zähne 58 (siehe Fig. 6). Im Inneren der Kappe 56 ist zwischen dieser und dem Ende der Welle 19 eine Druckfeder 59 aufgespannt, welche die Kappe gegen die Zähne 53 drückt. Fig. 5 zeigt die Zähne 57» 58 in einer Lage, welche sie einnehmen,

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wenn sich die Kupplung in einer ihrer vier normalen, •unbelasteten Stellungen befindet. Es gibt vier normale Stellungen zwischen den Kupplung-steilen 16, Λ7, da die magnetischen Ringe jeweils vier über den Umfang verteilte Pole jeder Polarität haben (siehe Fig. 3)· Die Polflächen sind bandförmig und reichen axial über die gesamte Lange der magnetischen Einge 22, 26. In jeder dieser normalen Stellungen, stehen sich Pole unterschiedlicher Polarität am Spalt 25 gegenüber. An der Äappe 56 stützt sich von hinten eine durch eine Druckfeder 61 dagegen angedrückte Ventilstange 65 nit einen tellerförmigen Ventilkörper 60 ab. L¹Ie Kappe ist in Fig. 5 in ihrer normalen Stellung gezeigt, welche zu derjenigen gehört, in der die Zähne in Fig. 6 gezeigt sind. In dieser Stellung der Kupplung ist das Ventil 60, wie in Fig. 5 gezeigt, geöffnet.

Ein herkömmlicher Pliehkraftregler mit Fliehgewichten 62 wirkt auf einen Ventilkörper 63, der mit einer kreisförmigen Ventilöffnung 6^ zusammenwirkt irr.d diese je nach Drehgeschwindigkeit mehr öler weniger weit freigibt. Der Fliehkraftregler begrenzt die Drehgeschwindigkeit des Motors, wenn eine Schraube oder Mutter im wesentlichen ohne Drehwiderstand niedergeschraubt wird. Die den Motor antreibende Druckluft wird somit hintereinander durch das von Hand betätigte Steuerventil 15i das Ventil 60 und das durch dan Fliehkraftregler beeinflusste Ventil 63, 64 geleitet.

Wenn während' des Betriebs ein Schrauber nach Fig. 1A und 13 eine Kutter oder Schraube anzieht und auf einen zunehmend größeren Drehwiderstand trifft, verändern

die beiden Kupplungsteile 16 und 17 ihre relative Drehwinkelstellung entsprechend dem wachsenden

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Drehmoment, bis die Umfangskräfte zwischen den magnetisch gekoppelten Folen der beiden magnetischen. Hinge ein Maximum erreichen. Dies tritt ein, wenn die Polflachen um weniger als ihre in ümf ausrichtung genes-Gene Länge relativ zueinander versetzt sind. Dann beginnen die Kupplungsteile 16 und 17 relativ zueinander si; drehen, und das Drehmoment zwischen den Kupplungsteilen schwankt von nun ab periodisch fast sinusförmig um Ivull.IAes ist dann der mittlere Wert, welcher sich .für das zwischen den Kupplungsteilen 16, 17 wirksame Drehmoment ergibt, wenr: der Motor weiter dreht. Es ißt ein Vorteil, daß die Kupplung, wie gezeigt, einerseits unmittelbar mit dem Motor verbunden ist. ur.d da.3 das Reduziergetriebe 20, 21 zwischen die Kupplung und Abtriebswelle 12 des Schraubers gelegt ist, denn d?.lurch spürt die Bedienungsperson bei dem periodisch schwankenden Drehmoment zwischen den Kupplungsteilen überhaupt keine Vibrationen, und es wird im "wesentlichen auch kein periodisch schwankendes Drehmoment 3Λΐί die Abtriebswelle mit den Vierkant 13 übertragen.

Bei"dem Schrauber nach Fig. 5 und 6 treffen "die geneigten Zahnflanken der Zähne 58 des antriebsseitigen Kupplungoteils 16 auf die Zähne 57 der mit dem abtriebsseitigen Ivupplungsteil 17 drehfest verbundenen, axial verschieblichen Kappe 56, nachdem das Kupplungsmoment nein Kr.ximum erreicht hat. Die Kappe wird gezwungen, sich gegen die Wirkung der Feder 59 axial zu verschieben. Der Ventilteller 60 wird bei dieser axialen Bewegung der Kappe 56 mitgenommen und schließt die Druckluftleitung zum Motor. Sobald der Ventilteller 60 seine Schließbewegung beginnt, wird diese durch den Druckabfall am Ventil gefördert. Wenn das Ventil geschlossen ist, behält es diesen Zustand wegen des auf der Ventilteller lastenden Drucks bei und hält die Zähne 57

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und 58 außer Eingriff, bis das Steuerventil 15 B schlosson \irird, Die Reibung an den Zähnen 57» 52 keinoii Einfluß auf die Genauigkeit der Kupplung;, da die letztere bereits gelöst ist, wenn die Sahne 57 und 58 einander berühren.

Patentansprüche

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Claims

Pat entansO rue he

Schrauber, dessen Motor über ein Reduziergetriebe und eine sich bei einem bestimmten £r2hno~pnt selbsttätig lösende Kupplung eine Abtriebnv/elle ar.treibt. dadurch gekennzeichnet; , daß der anfcriebspeitige und der abtriebsseiti^e /Ivpplur.^stell (16, *?) aus über den Umfang verteilten, dvrch einen 3pa.lt (25) g'itre:Lnten -jnl senkrecht; zu diesem polarisierten Permanentmagneten (22, 23, 24-; 26, 27, 2S) bestehen.

Schrauber nach Anspruch 1, dadurch g e k ο η η zeichnet , daß die Permanentmagnete TJxJT .ongssbschnitte koaxial angeordneter Ringe (22, 23, 24; 26, 27, 28) sind.

Schrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ringe (22, 23, 24; 26, 27, 28) wenigstens teilweise radial ineinander angeordnet und die Permanentmagnete in radialer Richtung polarisiert sind.

Schrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Permanentmagnete (22, 25, 24) des abtriebsseifcigen Kupplungsteils (17) auf einer Welle (19) und die den antriebsseitigen Kupplungateils (16) in einer sie umschließenden Büchse (29, 30) befestigt sind.

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5. ocr.rr.uber nach Anrpruch 3 oder 4, dadurch

g ρ lc η η η ζ e i c h.a e t , cUu: das zxiin Lösen der
iaipplurg Oc, 17) erforderliche Drehmoment durch Verandeii-ji^ der relativen axialen Lage der zusammenwirkenden p3raanent5ia~neticche.r. Ringe (22, 26) einstellbar ict.

6. Schrauber nach Anr.prich 5-, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein ρerηanentmagnetischer Hir:g (26) in einer Büchse (50) befestigt ist, ■welche azcf.al verschieb lieh und einstellbar in einer
anderen Büchse (30) sitst.

?» S-hr a*aber nach alnem der Ansprüche Ί bis 4, dadurch ■3 c a■ θ η η ζ e i c h η e t, de3 die Kupplung (16, 1?) a\iP A'cnigstenG εν/el Paaren jevreils zusammenwirkender
pe rx an cn t^agne ti sch er tilr.-ze (22, 23, 26, 27 ; 24-, 28) besteht, und das zum Löc^rn der Kupplung (16, 17) erforderliche Dr ehr, ο ment durch Veränderung der Drehwinkels teilung wenigstens eines Ringes (28) mit Bezug auf die der anderan Ringe (22, 23, 26, 27, 24) einstellbar ist.

B. ochrar.Ver nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspruch-·? ,dadurch gekennzeichnet, caß bei einer Relativdrehun^ der beiden Kupplungsteile (16, "7) der'Motor (14·)" ausschaltbar ist.

9· Schrauber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Relativdrehung der
beiden luroplungsteile ("6, 17) ο ir. Ventil (60) in einer . Lruckluft-Speiseleitung su3 Kotcr (1^) schließbar isi;.

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10. Schrauber nach einem oder mehreren der vorhergeiiGnaen An Sprüche, dadurch g e k e η η ζ ο i c h r. e t, daß der antrieb ε oeitic-e fCuppl'jrigcteil ('"6) unr.it" ^e lc ar TrLi; den Motor (1^) und der abtriebcGeitige lüiri-lur.f-·:- teil (17) über das Reduziergotriebe (2O₁ 21) χit der /'■btrietinvelle (12, 13) ver"b:mden i.st.

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