DE2526004A1 - Maschinenwerkzeug zum festziehen von gewindeteilen und dergleichen - Google Patents

Description

Dipl,lng.\V.Dahl!ce

DipUr.a H.-]. L'ppert
Peter. I υ η walte

506 Refratli bei Köln
Frankenforster Straße 137

Gardner-Denver Company Dallas, Texas, USA

"Maschinenwerkzeug zum Pestziehen von Gewindeteilen und dergleichen"

Die Erfindung betrifft ein Maschinenwerkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen und dergleichen, insbesondere einen pneumatischen Schrauber, der ein Getriebe zwischen dem Antriebsmotor und der Ausgangsspindel des Werkzeugs umfaßt, das die Drehzahl der Ausgangsspindel von einer relativ hohen Drehzahl und einem niedrigen Drehmoment in eine vergleichsweise niedrige Drehzahl und ein hohes Drehmoment umwandeln kann. Es ist bei pneumatischen

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Schraubern bekannt, einen Mechanismus vorzusehen, damit der Schrauber zum Festziehen eines Gewindeteiles mit einer relativ · hohen Drehzahl während des sogenannten freien Drehens im Arbeitsablauf des Schraubers betrieben werden kann, um anschließend ein maximales PestSchraubmoment während des endgültigen Pestziehens des Gewindeteils zu erzeugen. Ein solcher Betrieb kann in Werkzeugen mit einem einzigen Antriebsmotor vorgesehen werden, der mit einem Wechselgetriebe zusammen mit einer geeigneten Drehmomentenmeßeinrichtung arbeitet, um einen Wechsel zu bewirken, damit die Drehzahl der Ausgangsspindel verringert und der Drehmomentenausgang erhöht wird, und zwar in Erwiderung auf eine bestimmte Drehmomentenreaktion im Antriebsmechanismus des Schraubers. Aus der US-Patentschrift 3 739 659 ist ein Wechselmechanismus für einen pneumatischen Schrauber der vorstehend genannten Art bekannt. Die Erfindung betrifft Verbesserungen in den Drehmomenten-abhängigen Drehzahlwechselmechanismen in der allgemeinen Art, wie sie aus der genannten US-Patentschrift bekannt ist.

Es ist wünschenswert, einen pneumatischen Schrauber zu schaffen, der in der Lage ist, als Ein-Spindel-Gerät verwendet zu werden, das entweder zum Halten in der Hand oder zum Einbau in einer Vorrichtung verwendet werden kann, oder das sich als Teil einer Mehrgeräteanordnung einsetzen läßt, um mehrere Gewindeteile im wesentlichen gleichzeitig festziehen zu können. Bei vielen Schraubvorgängen mit mehreren Gewindeteilen ist es wünschens-

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wert, das endgültige Strammziehen aller Gewindeteile zur gleichen Zeit oder in einer bestimmten Folge "beginnen zu lassen. Entsprechend soll ein Schrauberwechselmechanismus, der für Einzelgeräte sowie für Mehrfachspindelanordnungen geeignet ist, so kontrolliert)ar sein, daß er automatisch bei einer bestimmten Drehmomentenreaktion im Maschinenantrieb wechselt oder daß er in Erwiderung auf ein Fremdsignal wechselt, derart, daß ein gleichzeitiges Wechseln oder ein bestimmtes Folgewechseln aller Spindel in einem Mehrspindelschrauber erreicht werden kann.

Die Erfindung sieht einen verbesserten Drehzahlwechselmechanismus für druckmittelbetriebene Maschinenschrauber oder dergleichen vor, der zur Verwendung in Schraubern mit einer Einzelspindel oder mit einer Mehrfachspindelanordnung geeignet ist.

Die Erfindung sieht ferner einen Wechselmechanismus für Maschinenschrauber vor, der verbesserte Mittel zur Steuerung des Antriebsdrehmomentes der Maschine umfaßt, bei dem ein Wechseln erfolgt. Mit dem Wechselmechanismus gemäß der Erfindung kann das Drehmoment, bei dem ein Wechsel eingeleitet wird, dadurch geändert werden, daß der Mediumdruck geregelt wird, der auf einen Kolben einwirkt, welcher mit einem beweglichen Kupplungsglied einer drehmomentenabhängigen Kupplung verbunden ist, die in den Antrieb der Maschine eingeschaltet ist.

Der■Wechselmechanismus für Maschinenschrauber gemäß der Er-

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findung ist ferner zur Verwendung in Mehrspindelanordnungen geeignet, bei denen ein Steuersystem, das der Mehrspindelanordnung zugeordnet ist, dafür sorgen kann, daß alle Antriebsspindel auf die niedrigere Drehzahl gleichzeitig oder in einer bestimmten Folge umgeschaltet werden können. Der Wechselmechanismus gemäß der Erfindung ist zur Erzeugung eines Mediumdrucksignals fähig, wenn ein bestimmtes Antriebsdrehmoment der Maschine erreicht ist, und dieses Signal kann dazu verwendet werden, anzuzeigen, daß der betreffende zugehörige Schrauber für einen Wechsel auf die niedrigere Drehzahl und das hohe Drehmoment bereit ist.

Die Erfindung sieht ferner eine Mehrschrauberanordnung vor, mit einem Steuersystem dafür, das so betätigt werden kann, daß mehrere Gewindeteile im wesentlichen gleichzeitig mit einer relativ hohen Drehzahl gedreht werden und anschließend, nachdem alle Gewindeteile auf ein bestimmtes Drehmoment festgezogen worden sind, jeder Schrauber zur gleichen Zeit auf die niedrigere Drehzahl und das höhere Drehmoment umgewechselt wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen pneumatischen Schrauber mit dem Drehmomenten-abhängigen Wechselmechanismus gemäß der Erfindung,

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Pig. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaubild der treibenden und der getriebenen Kupplungsglieder der Drehmomentenabhängigen Kupplung, die erfindungsgemäß verwendet wird,

Fig. 4 ein Teilschnitt durch den Kolben des Wechselmechanismus, der in der in Fig. 1 gezeigten Position dargestellt ist,

Fig. 5 ein Schnitt an der gleichen Schnittlinie wie in Fig. 1, wobei die Kupplung des Vechselmechanismus in der Zwischenlage gezeigt ist,

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich der Darstellung in Fig. 5, in der die Kupplung in der ausgerückten Lage gezeigt ist,

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich der Darstellung in Fig. 4, in der der Kolben und die Kupplung im größeren Maßstab in der in Fig. 5 gezeigten Lage dargestellt sind,

Fig. 8 eine der Darstellung in Fig. 7 entsprechende Darstellung, in der der Kolben und die Kupp-

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lung in der in Fig. 6 gezeigten Lage dargestellt sind,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Mediumsteuerkreises zum Regulieren des Mediumdrucks, der den Kupplungskorben beaufschlagt, derart, daß die Kupplung in der eingerückten Lage gehalten wird, und

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Mediumsteuerkreises für eine Mehrspindelanordnung unter Verwendung von Einzelsehraubern mit Wechselmechanismen gemäß der Erfindung.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1, 2 und 3 ist ein pneumatisches Werkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen vorgesehen, das mit 12 bezeichnet ist. Das Werkzeug 12 hat ein Gehäuse, das aus einem langgestreckten röhrenförmigen Glied 14, einem Zwischenglied 16, das mit dem röhrenförmigen Glied 14 verschraubt ist, und einem Motorgehäuseteil 18 besteht. Ein druckmittelbetätigter Lamellenrotationsmotor 20 in bekannter Konstruktion sitzt im Gehäuseteil 18 und ist in bekannter Weise zur Aufnahme eines Druckmittels, beispielsweise Druckluft, von einer geeigneten Quelle durch eine Leitung 22 einger-ichtet. Der Motor 20 umfaßt einen drehbaren Antriebsrotor 24 mit einem Teil, der aus dem Sonnenrad eines Planetengetriebes besteht, zu dem Planetenräder

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26 und ein ortefester Zahnkranz 28 gehören. Ein Planetenradträger 30 ist in geeigneter Weise mit einem Rotorglied 32 verkeilt, um dieses in Erwiderung auf die Drehung des Motorrotors 24 treibend zu drehen. Der Rotor 24 kann natürlich auch direkt mit dem Rotorglied 32 verbunden sein oder einen Teil davon bilden, wenn es als zweckmäßig angesehen wird, das vorstehend genannte Planetengetriebe entfallen zu lassen.

Das Rotorglied 32 umfaßt eine einstückig ausgebildete verzahnte Partie 34, die ein Sonnenrad für ein zweites Planetengetriebe bildet, das Planetenräder 36 umfaßt, die mit einem Zahnkranz 38 kämmen. Die Planetenräder 36 sind drehbar an einem drehbaren Planetenradträger 40 gelagert, der in geeigneter Weise zur Drehung im Gehäuseteil 14 gelagert ist und treibend mit einer Spindel 42 verbunden ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Zahnkranz 38 zur Drehung in bezug auf den röhrenförmigen Gehäuseteil 14 in der Richtung dee Pfeils gelagert, der in Fig. 2 gezeigt ist. Der Zahnkranz 38 umfaßt eine Einwegkupplung 44, die zur Verhinderung einer Drehung nach rechts entgegen der Richtung betätigbar ist, die durch den Pfeil in Fig. 2 angegeben ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einwegkupplung 44 durch mehrere Längsausnehmungen 46 gebildet, die um die Peripherie des Zahnkranzes 38 herum angeordnet sind. Die Ausnehmungen 46 umfassen schräge Bodenflächen, auf denen Rollen 48 sitzen, die durch Federn 50 in eine Position gespannt werden, in der sie zur Verkeilung zwischen den Bodenflächen der Ausnehmungen 46 und der inneren zylindrischen Wand

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52 des röhrenförmigen Teils H neigen. Diese Verkeilung wird in Erwiderung auf das Bestreben des Zahnkranzes erhöht, sich entgegengesetzt zu der Richtung zu drehen, die durch den Pfeil in Fig. 2 angegeben ist, und entsprechend wird der Zahnkranz an einer Drehung in dieser Richtung gehindert. In Erwiderung auf die Drehung des Zahnkranzes 38 in die Richtung des Pfeils nach Fig. 2 werden die Rollen 48 in die tieferen Teile der Ausnehmungen 46 gedrückt und wirken nicht zur Verhinderung einer Drehung des Zahnkranzes. Die vorstehend beschriebene Einwegkupplung 44 ist ähnlich der Einwegkupplung, die aus der US-Patentschrift 3 739 659 bekannt ist.

Das Werkzeug 12 ist ferner durch eine Kupplung 43 mit neigender Verzahnung gekennzeichnet, bestehend aus einem treibenden Kupplungsglied 54 und einem getriebenen Kupplungsglied 56, das einstückig mit dem Planetenradträger 40 ausgebildet ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt das treibende Kupplungsglied 54 mehrere axial vorstehende Zähne 58, die so ausgebildet sind, daß sie flache Flächenpartien 60 haben, die in einer Flucht mit der Drehachse des Kupplungsgliedes 54 liegen. Die Flächen 60 schneiden axial geneigte Flächen 62. Die Zähne 58 sind zum treibenden Eingriff mit zusammenwirkenden Zähnen 64 vorgesehen, die am getriebenen Kupplungsglied 56 sitzen. Die Zähne 64 haben axial fluchtende flache Flächen 66, die Kronenpartien 68 schneiden. Das treibende Kupplungsglied 54 sitzt auf dem Rotorglied 32 und ist zur Drehung mit dem Rotorglied durch mehrere sphärische Kugelkeile 69 verkeilt. Das Kupplungsglied54 ist

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axial am Rotorglied 32 "bewegbar, mn in einen und aus einem Eingriff mit dem Kupplungsglied 56 bewegt zu werden. Wenn die
Zähne 64 des Kupplungsglieds 56 voll axial im Eingriff mit den Zähnen 58 stehen, befinden sich die Ränder, die zwischen den
Kronen 68 und den Flächen 66 gebildet sind, im treibenden Eingriff mit den geneigten Flächen 62. Entsprechend entsteht eine axiale Kraft, die bestrebt ist, die Zähne 58 von den Zähnen 64 zu trennen, und diese ist proportional zum treibenden Drehmoment, das durch die Kupplung übertragen wird, und wenn eine Trennkraft entsteht, die groß genug ist, um eine entgegengerichtete Kraft zu überwinden, die die Kupplung im Eingriff hält, wandert das
treibende Glied 54 axial vom getriebenen Glied 56 weg, bis nur die in Längsrichtung liegenden bzw. axial fluchtenden flachen
Flächen60 im treibenden Angriff an den flachen Flächen 66 liegen.

Der Drehzahlwechselmechanismus des Werkzeugs 12 ist ferner durch einen Kolben 70 gekennzeichnet, der am Kupplungsglied 54 zur
axialen Bewegung mit diesem sitzt. Geeignete Lager 72 sind vorgesehen, um eine im wesentlichen reibungsfreie Drehung des
Kupplungsglieds 54 in bezug auf den Kolben zu ermöglichen. Der Kolben 70 sitzt mit geringem Spiel im Inneren des röhrenförmigen Gehäuseteils 14 und ist zur inneren Wandflache 52 hin abgedichtet, um eine erste und ene zweite gegenüberliegende Kammer 72 bzw. 74 zu bilden. Öffnungen 76 und 78 öffnen sich durch
die Wand des Gehäuseteiles 14 zu den betreffenden Kammern 72

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und 74. Der Kolben 70 umfaßt einen ersten, axial vorstehenden Ringflansch 80, der einen O-Ring 82 trägt, um dichtend an einem-Sitz anzugreifen, der durch einen radial nach innen vorstehenden Rand 84 gebildet ist, welcher am Glied 16 sitzt, wie das in Fig. 4 gezeigt ist. Der Kolben 70 umfaßt einen zweiten axial vorstehenden Ringflansch 86, der dem Flansch 80 gegenüberliegt und ebenfalls einen 0-Ring 88 trägt. Der Plansch 86 steht in einer abgestuften Bohrung vor, die in einer ortsfesten Hülse gebildet ist, wobei die Bohrung lurch zylindrische Wandflächen 92 und 94 gebildet ist. Die Wandfläche 92 ist groß genug im Durchmesser ausgebildet, um einen ringförmigen Raum um die Peripherie des 0-Rings 88 zu bilden, während die Fläche 94 eine solche Abmessung hat, daß ein Sitz zum dichtenden Anlegen des 0-Rings 88 daran gebildet wird, wenn der Kolben axial vom getriebenen Kupplungsgiied 56 weg wandert.

Die Ringflansche 80 und 86 bilden Ventilschließmittel zum abwechselnden Belüften und Verschließen der betreffenden Kammern 72 und 74 in Erwiderung auf eine Bewegung des treibenden Kupplungsglieds 54. Dieses Belüften und Beschließen bei Zuleitung von Druckmittel zu den Kammern 72 und 74 kann dazu verwendet werden, das Einrücken und Ausrücken der Kupplung zu steuern, und entsprechend auch die Ausgangsdrehzahl der Spindel 42 in bezug auf das Rotorglied 32, was noch zu beschreiben sein wird.

Das treibende und das getriebene Kupplungsglied 54 und 56 wer-

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den in einen vollen Eingriff durch eine Schraubenfeder 96 und durch Druckmittel gespannt, das in die Kammer 72 fließt, so lange die Kammer durch den O-Ring 82 verschlossen ist, der an der Lippe 84 sitzt. Durch Regulieren des Mediumdrucks in der Kammer 72 kann ferner eine Druckkraft, die auf die Fläche 98 des Kolbens 70 wirkt, entsprechend dem Mediumdruck geändert werden, um sich der Kraft entgegenzustellen, die wirksam wird, um die Kupplungsglieder 54 und 56 zu trennen. Auf diese Weise kann das Drehmoment, das durch die Kupplung übertragen wird und bei dem das Kupplungsglied 54 sich vom Kupplungsglied 56 zu trennen beginnt, dadurch geregelt werden, daß der Mediumdruck in der Kammer 72 geändert wird.

In Fig. 9 ist ein Druckmittelsteuerkreis zur Steuerung des Betriebs einer Einzelmaschine 12 schematisch dargestellt. Der Steuerkreis umfaßt eine Leitung 100, die mit dem Gehäuseteil 18 der Maschine verbunden ist, um Druckmittel durch eine geeignete Fließanordnung zu erhalten, die nicht geaaLgt ist, und die mit der Leitung 22 in Verbindung steht. Eine Leitung 102 mit einer Drosselblende 104 ist in geeigneter Weise mit der Öffnung 76 verbunden. Eine Regelblende oder ein Abblasventil 106 steht mit der Leitung 102 und einem Freikolbenventil mit Mittelöffnung oder einem Doppelrückschlagventil 108 in Verbindung. Das Rückschlagventil 108 ist zur Zuleitung von Druckmittel zum Pilotstellglied eines normalerweise geschlossenen Ventils 110 eingerichtet, und dieses Ventil wird durch das Pilotstellglied durch Mediumdruck geöffnet. Das Ventil 110 ist in die Leitung 100 ein-

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geschaltet, ebenso ein Rückschlagventil 112. Die Leitung 100 ist in geeigneter Weise mit der Öffnung 78 verbunden und umfaßt eine Zweigleitung, die zur gegenüberliegenden Seite des Doppelrückschlagventils 108 führt. Die Leitung 100 steht ferner mit einem Abblasventil 114 in Verbindung. Mit der Druckmittelsteuerschaltung nach Pig. 9 kann Druckmittel mit geregeltem Druck der Kammer 72 zugeleitet werden, um die Ausgangsdrehzahl der Maschinenspindel 42 automatisch in Erwiderung auf ein bestimmtes Drehmoment zu wechseln, das durch die Kupplung 53 übertragen wird.

Im Zusammenhang mit Pig. 1, 2 und 4 bis 9 erfolgt eine Beschreibung der Arbeitsweise des Drehzahlwechselmechanismus der Maschine 12. Vor dem Beginn eines Arbeitsspiels der Maschine befindet sich das treibende Kupplungsglied 54 im vollen Eingriff mit dem getriebenen Glied 56, wie das in Pig. 1 und 4 gezeigt ist, und zwar dadurch, daß die Schraubenfeder 96 eine leichte Ejnrückkraft aufbringt. Der Eingriff der Zähne 58 in die Zähne 64 wird durch die Kolbenfläche 99 begrenzt, die sich gegen eine Endfläche 91 der Hülse 90 legt. In dieser Position sitzt der 0-Ring 88 in der Bohrungspartie, die durch die Wandfläche 92 gebildet ist, und die Kammer 74 ist zum Inneren des Gehäuses 14 belüftet. In der in Pig. 1 und 4 gezeigten Position des Kolbens 70 und des Kupplungsgliedes 54 liegt der 0-Ring 82 dichtend an der Lippe 84 an. Geeignete Abblasöffnungen, nicht gezeigt, stehen mit dem Inneren des Gehäuses 14 in Verbindung.

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Die Anlage der Kolbenfläche 99 an der Endfläche 91 bildet keine mediumdichte Abdichtung für die Kammer 74. Mit der Steuerschaltung nach Fig. 9 wird Druckluft weder der Kammer 72 noch der Kammer 74 zugeführt, bis der Motor 20 läuft, in dem Druckluft der Leitung 22 zugeleitet wird. Wenn der Motor 20 läuft, in dem Druckmittel (Luft) der Leitung 22 zugeleitet wird, wird auch die Kammer 72 schnell auf einen bestimmten Druck unter Druck gesetzt, wie er durch die Stellung des Abblasventils reguliert wird. Zu Beginn der Druckbeaufschlagung der Leitung 102 und der Kammer 72 erfolgt eine leichte Verzögerung in der Öffnung des Ventils 110, die durch die Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, damit der Druck in dem Pilotstellglied des Ventils ausreichend steigt, um die Spannfeder zu überwinden, die das Ventil geschlossen hält. Diese Zeitverzögerung, bezogen auf das Anlaufen des Motors, verhindert ein zu frühes Ausrücken der Kupplung, was als Folge eines momentanen hohen Drehmomentes geschehen kann, das durch die Antriebsträgheit oder durch den Anlaufwiderstand bewirkt werden kann. Weil die Kammer 74 mit keinem Druckmittel während dieser Verzögerungszeit versorgt wird, ist bei einer Bewegung des Kupplungsglieds 54 in die Trennlage keine Druckkraft vorhanden, die auf die Kolbenfläche 99 wirkt, um ein volles Ausrücken zu bewirken.

Wenn der Motor 20 läuft, um eine Drehung des Rotorglieds 32 nach links gemäß der Darstellung in Fig. 2 zu bewirken, und wenn die Kupplung 53 eingerückt ist, wie das in Fig. 1 und 4

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gezeigt ist, drehen sich der Planetenradträger 40 und der Zahlenkranz 38 mit der Drehzahl des Rotorglieds, und zwar ebenfalls nach links. Entsprechend wird die Spindel 42 mit der Drehzahl des Rotorglieds 32 gedreht. Mit der Zunahme des durch die Kupplung 53 übertragenen Drehmomentes als Folge des Drehwiderstandes des angetriebenen Gewindeteils oder dergleichen beginnt das treibende Glied 54 bei einem bestimmten Drehmoment, von dem getriebenen Kupplungsglied 56 als Folge der Reaktionskräfte wegzuwandern, die auf die im Eingriff stehenden Kupplungszähne 58 und 64 einwirken. Eine Anfangsbewegung des treibenden Glieds 54 bewirkt ein Abheben des O-Rings 82 von der Lippe 84, und es erfolgt eine Belüftung der Kammer 72 in das Innere des Gehäuses 14. Geeignete Öffnungen 73 im Kolben 70 sorgen für einen Druckmittelfiuß in den Gehäuseteil 14, in dem sich die Kupplung 53 und die Getriebeteile 36 und 38 befinden. Der plötzliche Druckabfall in der Kammer 72 führt zu einer schnellen Bewegung des treibenden Kupplungsgliedes 54 und des Kolbens 70 in die in Fig. 5 und 7 gezeigte Position.

In der in Fig. 5 und 7 gezeigten Position ist das treibende Kupplungsglied 54 in eine Position gewandert, in der die Flächen 60 der Zähne 58 an komplementären Flächen 66 der Zähne 64 anliegen, und die Kupplung befindet sich noch im treibenden Eingriff. Durch die zusammenwirkenden Kupplungszähne 58 und 64 wird jedoch keine weitere Trennkraft in der in Fig. 5 gezeigten Position aufgebracht. Mit der Bewegung des Kolbens 70 mit dem Kupplungsglied 54 in die in Fig. 5 gezeigte Position legt sich

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der O-Ring 88 dichtend an der Fläche 94 an, und die Kammer 74 wird im wesentlichen mediumdicht. Wenn Druckmittel der Kammer 74 zugeleitet wird, erfolgt in dieser ein schneller Druckanstieg, der die Kolbenfläche 99 beaufschlagt, um das treibende Kupplungsglied 54 zusammen mit dem Kolben 70 schnell in die in Fig. 6 und 8 gezeigte Position wandern zu lassen.

In der in Fig. 6 gezeigten Position des treibenden Kupplungsgliedes 54 ist die Kupplung 53 ausgerückt, und das Rotorglied 32 treibt nun die Planetenräder 36 an. Eine solche Treibwirkung der Planetenräder 36 bewirkt eine Reaktionskraft, die bestrebt ist, den Zahnkranz 38 nach rechts bzw. entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils in Fig. 2 zu drehen. Die Einwegkupplung 44, die am Zahnkranz 38 gebildet ist, verhindert eine Drehung nach rechts gemäß der Darstellung in Fig. 2, und entsprechend wird der Planetenradträger 40 zur Drehung nach links mit einer geringeren Drehzahl in bezug auf das Rotorglied 32 veranlaßt. Die Ausrückung der Kupplung 53 bewirkt also einen Wechsel der Drehzahl der Ausgangsspindel 42 von einer relativ hohen Drehzahl auf eine niedrigere Drehzahl mit einer damit einhergehenden Erhöhung in dem Antriebsdrehmoment, das auf den Gewindeteil ausgeübt wird, der festgezogen wird. Der Motor treibt dann die Spindel 42 mit der niedrigen Drehzahl und dem hohen Drehmoment weiter, bis das Bremsdrehmoment des Motors erreicht wird oder bis der Motor durch eine geeignete Steuerung abgeschaltet wird.

Die in Fig. 9 gezeigte Steuerschaltung ist zum momentanen HaI-

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ten des Wechselmechanismus der Maschine 12 in dem in Fig. 6 und 8 gezeigten Zustand eingerichtet, nachdem der Druck zu den Leitungen 22 und 100 abgeschaltet wird. Das momentane Halten des treibenden Kupplungsgliedes 54 in der ausgerückten Position wird durch das Rückschlagventil 112 und das Abblasventil 114 erreicht, das eine schnelle Druckminderung der Kammer 74 verhindert und der Spindel die Möglichkeit gibt, ihr Drehmoment auf den festgezogenen Gewindeteil zu mindern, um ein einfaches Abziehen der Maschine vom Gewindeteil selbst zu ermöglichen. Eine solche Entspannung bzw. geringe Rückwärtsdrehung der Spindel ist nicht möglich, wenn die Kupplung 53 eingerückt ist, weil der Planetenradträger 40 sich nicht in bezug auf den Zahnkranz 30 drehen kann und der Zahnkranz selbst sich nicht nach rechts als Folge der Einwegkupplung 44 drehen kann. Wenn die Kammer 74 in ihrem Druck gemindert worden ist, in-dem Druckmittel durch das Abblasventil 114 abgeblasen wird, bewegt die Feder 96 das Kupplungsglied 54 zurück in die in Fig 1 gezeigte Lage.

Wie vorstehend erwähnt, ist der Wechselmechanismus gemäß der Erfindung besonders zur Verwendung bei MehrspindelSchraubervorrichtungen geeignet, bei denen es wünschenswert ist, alle Spindel auf die niedrige Drehzahl und das hohe Drehmoment gleichzeitig oder in einer bestimmten Folge wechseln zu lassen. Das Wechseln kann durch Steuerung des Zufließens von Druckmittel zur Kammer 74 gesteuert werden. Das Fehlen eines Druckmit-

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tels in der Kammer 74 mit einem ausreichenden Druck zum Beaufschlagen des Kolbens 70 zur Bewegung des treibenden Kupplungsglieds 54 aus der in Fig. 5 gezeigten Lage in die in Fig. 6 gezeigte Lage führt dazu, daß die Kupplung 53 in einem treibenden Eingriff bleibt, bei dem die Ausgangsspindel ein relativ niedriges Drehmoment hat, das darauf ausgeübt wird, nämlich das Drehmoment, das vom Rotorglied 32 aufgebracht wird.

In Fig. 10 ist eine Steuerschaltung gezeigt, die betätigt werden kann, um beide Spindeln einer Zwei-Spindel-Schraubervorrichtung zum gleichzeitigen Wechsel zu veranlassen, und zwar nur dann, nachdem der Drehzahlwechselmechanismus beider Maschinen bereit zum Wechsel von der hohen Drehzahl und dem geringen Drehmoment auf die vergleichsweise niedrige Drehzahl und das hohe Drehmoment ist. Die Schraubervorrichtung umfaßt zwei Maschinen 12 und 120, die gleich ausgebildet sind und sich nur dadurch unterscheiden, wie sie mit der in Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung verbunden sind. Jede Maschine 12 und 120 hat eine Ausgangsspindel 42 und einen Steckschlüssel 152, der treibend damit verbunden ist und zum Aufstecken auf einen Gewindeteil vorgesehen ist. J-^de Maschine ist so angeschlossen, daß sie Druckmittel von einer Leitung 124 erhält, die mit einer geeigneten Druckmittelquelle verbunden ist, welche nicht dargestellt ist und welche geöffnet und geschlossen werden kann. Öffnungen 76 an jeder Maschine sind zum Aufnehmen von Druckmittel durch eine geeignete Leitungsanordnung 125 mit einem geregelten Druck eingerichtet, wie er

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durch eine Drosselstelle 126 und ein Abblasventil 128 bestimmt wird. Die Öffnung 76 der Maschine 120 ist ferner mit einem Pilotstellglied eines Zwei-Wege-Ventils 130 verbunden. Die Öffnung 76 der Maschine 12 ist mit einem Pilotstellglied eines Zwei-Wegeventils 132 durch ein Doppelrückschlagventil 134 verbunden. Die Öffnung 76 der Maschine 12 ist ferner mit einem Pilotstellglied eines Zwei-Wege-Ventils 136 verbunden. Die Ventile 132, 136 und 130 sind in Reihe geschaltet. Das Ventil ist ferner mit einer Leitung 13b verbunden, um von dieser Druckmittel zu erhalten. Die Ventile 130, 132 und 136 sind ferner so angeschlossen, daß sie eine nicht unterbrochene Zufuhr von Pilotstellglied-Druckmittel von einer Leitung HO über einen Druckregler 142 erhalten.

Die in Fig. 10 gezeigte Steuerschaltung umfaßt ferner ein normalerweise geschlossenes Zwei-Wege-Ventil 144, das in der Position a und zum Leiten von Druckmittel zu den Öffnungen 78 der Maschinen 12 und 120 betätigbar ist, um ein Ausrücken der Kupplungen der beiden Maschinen zu bewirken, damit ein ,Abstufen der Ausgangsdrehzahl der Spindeln 42 bewirkt wird. Das Pilotstellglied des Ventils 144 ist so angeschlossen, daß es Druckmittel vom Ventil 130 über ein Rückschlagventil 146 und eine gedrosselte Bypass-Leitung 148 erhält.

Vor dem Beginn eines Arbeitsspiels der schematisch in Fig. 10 gezeigten Vorrichtung wird angenommen, daß die Ventile 130,

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und 136 sich alle in der mit a in Pig. 10 bezeichneten Position befinden, während das Ventil 144 in der Position b sitzt. Dieser Zustand der betreffenden Ventile wird gewährleistet, wenn Druckmittel der Leitung 140 zugeleitet wird, jedoch nicht der Leitung 130. Wenn Druckmittel den Leitungen 124 und 138 zugeleitet wird, beginnen die Motoren beider Maschinen zu laufen, und das jeder öffnung 76 zugeleitete Druckmittel hält die betreffenden Kupplungen eingerückt. Die Ventile I30 und 136 werden in die Position b gewechselt, wenn der Druck zu den betreffenden Pilotstellgliedern jedes Ventils so ausreichend hoch wird, daß die Vorspannung des Druckmittels überwunden wird, das die betreffenden entgegenwirkenden Pilotstellglieder beaufschlagt. Das Ventil 132 wird ebenfalls in die Position b gewechselt, wenn der Druck so ausreichend in der Schaltung angestiegen ist, die mit der öffnung 76 der Maschine 12 verbunden ist. Das Ventil 132 ist vorgesehen, um ein Leiten eines vorzeitigen Signals zum Ventil 144 zu verhindern, das durch eine Verzögerung beim Wechsel eines der Ventile 130 oder 136 zu Beginn eines Arbeitsspiels bewirkt würde. Weil das Ventil 132 in den Kreis mit seinem eigenen Pilotstellglied durch das Freikolbenventil 134 verbunden ist, bleibt es in der Position b, nachdem es einmal in diese Position gewechselt ist, so lange Druckmittel mit dem ausreichenden Druck durch die Leitung 138 zugeleitet wird.

Wenn die betreffenden Maschinen 12 und 120 einen Drehmomentenausgang erreicht haben, der ausreicht, um ihre Kupplungen in

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die in Fig. 5 und 7 gezeigten Lagen umzuschalten, erfolgt eine Belüftung der öffnungen 76 durch die Kammer 72, und das zugehörige Ventil 136 oder 130 wechselt in die Position a über. Allerdings wird ein Druckmittelsignal zum Wechseln des Ventils 144 in die Position a nicht weitergeleitet, "bis beide Maschinen mit dem Ausrücken ihrer Kupplungen begonnen haben, wie das durch den in Fig. 5 gezeigten Zustand wiedergegeben ist. Wenn die Ventile 130 und 136 beide in die Position a gewechselt sind, wird Druckmittel durchgeleitet, um das Ventil 144 in die Position a wechseln zu lassen, so daß Druckmittel den öffnungen der Maschinen 12 und 120 gleichzeitig zugeleitet wird, um die Flächen 99 der Kolben 70 zu beaufschlagen. Auf diese Weise werden beide Maschinen auf die niedrige Drehzahl und das hohe Drehmoment gleichzeitig gewechselt, wie das für das Mehrfachfestziehen von Gewindeteilen erwünscht ist.

Das Ventil 144 zusammen mit den Rückschlagventilen 146 und und der Drosselbänder 148 arbeiten so, daß ein langsam aufklingender Restdruck beibehalten wird, der die Kolben 70 beaufschlägt, um die Maschinen 12 und 120 momentan in der niedertourigen Wechsellage zu halten, nachdem der Druckmittelzufluß zu den leitungen 124 und 128 unterbrochen wrden ist, nachdem ein Arbeitspiel beendet worden ist. Wie bei der Schaltung nach Fig. 9 für die Ein-Spindelmaschine sorgt der momentan beibehaltene niedertourige Wechselzustand für eine leichte Abnahme der Steckschlüssel 152 der Schrauber von den festgezogenen Gewindeteilen.

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Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, können zusätzliche Maschinen in die Steuerschaltung eingeschaltet werden, indem ein Ventil wie das Ventil 130 in Reihe mit dem Ventil 130 für jede Maschine vorgesehen wird, die in die Schaltung eingebaut wird. Jede zusätzlich eingebaute Maschine wird ferner so angeschlossen, daß sie Druckmittel vom Ventil 144 in der gleichen Weise wie die Maschinen 12 und 120 erhält. Der Drehzahlwechselmechanismus gemäß der Erfindung ist also besonders für eine Mehrfachspindelschraubervorrichtung geeignet, bei der jede Einzelmaschine so gesteuert werden kann, daß alle Schraubspindeln für die Gewindeteile gleichzeitig wechseln.

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Claims (14)

1. - 22 Ansprüche

   / 1 J Maschinenwerkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen und dergleichen mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse sitzenden Motor, einem mit dem Motor verbundenen Rotorglied, einer angetriebenen Spindel und einem DrehzahlWechselmechanismus, der mit dem Rotorglied und der angetriebenen Spindel verbunden ist und zur Reduzierung der Drehzahl der angetriebenen Spindel in bezug auf das Rotorglied betätigbar ist, wobei der Drehzahlwechselmechanismus eine Kupplung mit einem treibenden Glied und einem getriebenen Glied umfaßt, von dem ein Glied in bezug auf das andere Glied zum Aufrücken der Kupplung bewegbar ist, derart, daß der Drehzahlwechselmechanismus die Drehzahl der angetriebenen Spindel in bezug auf das Rotorglied reduziert, gekennz eichnet durch einen mit einem der Kupplungsglieder (54, 56) verbundenen Kolben (70) zur Bewegung mit dem einen Kupplungsglied zum Ausrücken der Kupplung (53), wobei der Kolben (70) im Gehäuse (14, 16, 18) so angeordnet ist, daß eine erste und eine zweite ausdehnbare Kammer (72, 74) gebildet sind, wobei eine Öffnung (76) zum Zuleiten von Druckmittel zur ersten Kammer zum Beaufschlagen des Kolbens zum Halten des einen Kupplungsgliedes in einem Eingriff mit dem anderen Kupplungsglied und eine Öffnung (78) zum Zuleiten von Druckmittel zur zweiten Kammer zum Beaufschlagen des Kolbens zum Bewegen des einen Kupplungsgliedes zum Ausrücken der Kupplung vorgesehen sind.

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2. 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (53) ineinanderpassende Zähne (58, 64) umfaßt, die am treibenden und getriebenen Kupplungsteil (54 "bzw. 56) sitzen und auf das von einem Kupplungsglied auf das andere Kupplungsglied übertragene Drehmoment ansprechen, derart, daß eine Trennkraft entsteht, die zur Bewegung des einen Kupplungsglieds in bezug auf das andere Kupplungsglied wirkt.
3. 3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (58, 64) so ausgebildet sind, daß sie für eine Bewegung des Kupplungsgliedes von einer ersten eingerückten Partie in bezug auf das andere Kupplungsglied in eine zweite eingerückte Position in bezug auf das andere Kupplungsglied in Erwiderung auf eine Übertragung eines bestimmten Drehmomentes durch die Kupplung sorgen.
4. 4. Werkzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Schließglied (80, 82), das auf die Bewegung des einen Kupplungsgliedes zum Belüften der ersten Kammer zur Verringerung der Druckkraft in der ersten Kammer anspricht, die den Kolben beaufschlägt.
5. 5. Werkzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein zweites Schließglied $6, 88) zum Belüften der zweiten Kammer (74), wobei das zweite Schließglied auf

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   die Bewegung des einen Kupplungsgliedes so anspricht, daß die zweite Kammer aus einem belüfteten Zustand in einen geschlossenen Zustand wechselt.
6. 6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schließglied einen Ringflansch umfaßt, der sich axial vom Kolben erstreckt und eine Dichtung (82) zur Anlage an einem Sitz (84) im Gehäuse umfaßt.
7. 7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennz e i ch η e t , daß das zweite Schließglied (86, 88) einen Ringflansch umfaßt, der sich vom Kolben in Richtung entgegengesetzt zum Ringflansch des ersten Schließglieds erstreckt, wobei das zweite Schließglied eine Dichtung (88) zur Anlage an einen Sitz (94) im Gehäuse umfaßt.
8. 8. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (58), die an einem der Kupplungsglieder sitzen, geneigte Flächenpartien (62) und axial fluchtende Flächenpartien (60) haben, und daß die Zähne (64) am anderen Kupplungsglied Flächenpartien (66) haben, die zum Zusammenwirken mit den axial fluchtenden Flächenpartien vorgesehen sind, derart, daß für einen treibenden Eingriff zwischen den Kupplungsgliedern in der zweiten eingerückten Lage gesorgt ist.

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9. 9. Werkzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Leitung (102), die mit der Öffnung (76) verbunden ist, und einem Druckregler (106) zum Regeln des Mediumdrucks in der ersten Kammer (72), der den Kolben beaufschlägt, derart, daß das Drehmoment, bei dem sich das eine Kupplungsglied dem anderen Kupplungsglied gegenüber bewegt, entsprechend dem Mediumdruck in der ersten Kammer regelbar ist.
10. 10. Werkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine mit der Öffnung (78) verbundene Leitung (100) und ein Abblasventil (114) in Verbindung mit der Leitung (100) zur Schaffung einer geregelten Belüftung der zweiten Kammer zur Verzögerung des Wiedereingriffs der Kupplung.
11. 11. Werkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens ein zweites gleiches Werkzeug (120), eine Leitung (138) zur Zuleitung von Druckmittel zur zweiten Kammer jedes Werkzeugs und ein kraftbetätigtes Ventil (144), das in die Leitung eingeschaltet ist und im Normalzustand geschlossen ist, derart, daß ein Fließen des Druckmittels in die zweiten Kammern der Werkzeuge verhindert wird, wobei die kraftbetriebenen Ventile zum Öffnen auf das Abblasen von Druckmittel aus der ersten Kammer aller der jeweiligen Werkzeuge ansprechen, derart, daß Druckmittel

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    der zweiten Kammer jedes Werkzeugs zum Ausrücken der Kupplungen zugeleitet wird.
12. 12. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsglied (54) mit dem Rotorglied (32) und mit dem Kolben (70) verbunden ist.
13. 13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlwechselmechanismus ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad (34) und Planetenräder (36) umfaßt, die mit dem Sonnenrad im Eingriff stehen und an einem Planetenradträger (40) sitzen, und daß der Planetenradträger das getriebene Kupplungsteil (56) umfaßt und mit der getriebenen Spindel (52) zum Treiben der getriebenen Spindel mit der Drehzahl des Rotorglieds (32) bei eingerückter Kupplung verbunden ist.
14. 14. Werkzeug nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Zahnkranz (38), der im Eingriff mit den Planetenräder (36) steht und mit dem Planetenradträger (40) bei angerückter Kupplung (53) drehbar ist.

    15· Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlwechselmechanismus eine Ein-Weg-Kupplung (44) umfaßt, die zur Verhinderung

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    einer Drehung des Zahnkranzes (38) bei ausgerückter Kupplung (53) betätigbar ist.

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