DE2648913A1

DE2648913A1 - Drehmomentwerkzeug

Info

Publication number: DE2648913A1
Application number: DE19762648913
Authority: DE
Inventors: Glenn F Depagter; Leon A Vorst
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Gardner Denver Inc
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-09-22
Also published as: CA1050308A; JPS52112200A; DE7633857U1; US4078618A; FR2344377A1; SE7613127L

Description

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GARDNER-DENVER COMPANY Dallas, Texas, USA

"Dr ehmomentwerkz eug"

Die Erfindung betrifft ein Motorwerkzeug zum Anziehen einei.' Befestigungselementes oder dergleichen und insbesondere ein Kotorwerkzeug, das ein Befestigungselement mit einem vorbestimmten Drehmoment anzieht. Ein Drehmoment entwickelnde Motorwerkzeuge werden weitgehend zum Einbringen von Schrauben und Anziehen von Muttern beim Zusammenbau von Maschinen oder ähnlichen Einrichtungen verwendet. Viele dieser Motorwerkzeuge sind mit ärehmomentabhängigen Mechanismen ausgerüstet, die so ausgelegt sind,

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daß. sie den Antriebsmotor von einem Werkzeugkopf abkuppeln oder die Kraftzufuhr zu dem Werkzeugkopf bei einem vorgewählten Drehmoment abschalten.

Bekannte Werkzeuge dieser Art wirkten nur nach einer der beiden Arten. Ein Typ der Werkzeuge umfaßt eine auslösbare Kupplung, die den Werkzeugmotor vom Werkzeugkopf trennt, wenn ein vorbestimmtes Drehmoment erreicht ist. Beispiele solcher Werkzeuge sind in den US-PS 3 262 536 und 3 275 116 beschrieben. Solche Werkzeuge sind kompliziert und machen im allgemeinen eine Anzahl von Teilen erforderlich, die wegen des Ein- und Auskuppeins der Kupplung dauernder Abnutzung und einem Yerschleiß unterworfen sind. Aus diesem Grunde ist bei den bekannten Werkzeugen dieser Art die Genauigkeit der Drehmomentsteuerung nur kurzlebig und Wartung und Reparaturen sind häufig erforderlich.

Bei einem zweiten Typ der bekannten Werkzeuge wird ein gewünschtes Drehmoment auf das einzuschraubende Befestigungselement durch Ermitteln des am Werkzeugkopf auftretenden Drehmomentes zugeführt und die Kraftzuführung zum Werkzeugmotor dann unterbrochen, wenn das genaue Dretoaient erreicht ist. Ein Beispiel eines solchen bekannten Werkzeuges ist in der US-PS 3 616 864 beschrieben. Dieses Verfahren zum Anziehen eines Befestigungselementes mit einem vorbestimmten Drehmoment ist vorteilhafter gegenüber dem mit einer Kupplung versehenen Drehmomentwerkzeug, da es keinen Kupplungsmechanismus erforderlich macht und die durch dessen Anwendung auftretenden Probleme und

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Kosten eliminiert. Während in der einen Richtung ein Vorteil erreicht wird, weist der zweite Werkzeugtyp schwere Mangel auf, die die Genauigkeit des Drehmomentmechanismus gefährden. Da der Motor und die zugeordnete Kraftübertragungseinrichtung nach dem Abschalten des Motors mit dem Werkzeugkopf verbunden bleiben, neigt die kinetische Energie im rotierenden System dazu, das Befestigungselement zu überziehen und von einem Einsatz zum nächsten streuende Drehmomentwerte zu erbringen. Das zusätzliche Drehmoment kann nicht bestimmt werden, da es von den einzelnen Befestigungselementen abhängig ist und vom speziellen Werkstoff, in welchen die Befestigungselemente einzuschrauben sind. Obwohl die zweiten Typen der automatischen Drehmomentwerkzeuge Probleme eliminieren, die zuvor in Kupplungen enthaltenden Drehmomentwerkzeugen auftraten, sind wegen dem Vorhandensein kinetischer Energie Fngenauigkeiten in dem angelegten Drehmoment vorhanden.

Aus diesem Grunde hat sich die Notwendigkeit ergeben, ein automatisches Drehmomentwerkzeug zu schaffen, welches das Problem beseitigt, das Drehmomentwerkzeugen mit einer Kupplung anhaftet, ohne dabei jedoch Ungenauigkeiten einzubringen, die aus der restlichen kinetischen Energie des Motors und der Kraftübertragungseinrichtung in solchen System resultieren, in denen umlaufende Elemente nach dem Abschalten des Antriebsmotors mit dem Werkzeugkopf verbunden bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches

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Drehmoment-Werkzeug zu schaffen, das "beide Probleme "beseitigt. Dieses Drehmomentwerkzeug soll die Probleme eliminieren, die Drehmomentwerkzeugen mit Kupplungen anhaften, indem der Antriebsmotor während des gesamten Arbeitsganges des Werkzeuges mit dem Werkzeugkopf in Verbindung bleibt und die Ungenauigkeiten, die durch kinetische Energie im Motor und in der Kraftübertragungseinrichtung eingebracht werden, sollen durch Verwendung eines Absorptions-Mechanismus zwischen dem Motor und dem Werkzeugkopf beseitigt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfaßt das Drehmomentwerkzeug einen Antriebsmotor und eine Kraftübertragungseinrichtung, die den Motor mit einem drehbar gelagerten, antreibbaren Werkzeugkopf verbindet. Ein das Drehmoment ertastender Mechanismus ist in die Kraftübertragungseinrichtung zwischen den Werkzeugkopf und den Motor eingeschaltet und ein Ventilstab erstreckt sich vom Abtastmechanismus, um ein Start- und Stopventil für den Motor zu steuern. Dieses Werkzeug umfaßt eine verbesserte Energie-Absorption-Konstruktion, die ein getriebenes Element, das mit dem Werkzeugkopf verbunden ist und ein treibendes, mit dem Motor verbundenes Element, umfaßt. Das getriebene Element weist Auflaufflächen an der dem treibenden Element zugewandten Seite auf. Die Auflaufflächen wirken mit Lagerflächen am treibenden Element zusammen. Die Anlaufflächen ermöglichen ein Drehen des treibenden Elementes relativ zum getriebenen Element und sind derart gestaltet, daß eine vorgewählte relative Drehung zwischen dem treibenden und getriebenen Element in einer Bewegung des Ventilstabes und des

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Ak

Ventils zum Abschalten des Motors resultiert. Die Auflaufflächen ermöglichen ferner eine weitere Drehung des treibenden Elementes relativ zum getriebenen Element nach dem Abschalten des Motors, um restliche Rotationsenergie zu vernichten. Auf diese Weise werden zusätzliche Drehmomentkräfte eliminiert, die von der kinetischen Energie des Motors nach dessen Abschaltung resultieren.

Bei einer speziellen Ausführungsform sind am treibenden Element drei Auflaufflächen ausgebildet. Ein Umlaufen des treibenden Elementes wird auf das getriebene Element übertragen, wenn die Lagerflächen des treibenden Elementes sich über die erste Auflauffläche bewegen und sich gegen die zweite Auflauffläche legen. Eine weitere Bewegung der Lagerflächen des treibenden Elementes längs der zweiten Auflauffläche schaltet den Motor aus, während die Bewegung der Lagerflächen des treibenden Elementes längs der dritten Auflauffläche nach dem Abschalten des Motors die restliche Energie vernichtet.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmoment-Werkzeuges weist dieses ein Vorspannelement zum elastischen Vorspannen des treibenden Elementes zum getriebenen Element hin auf. Das Vorspannelement ist einstellbar, um die Bewegung der Lagerflächen des treibenden Elementes längs der Auflaufflächen des getriebenen Elementes zu steuern. Durch Erhöhen der Andruckkraft gegen das treibende Element wird ein

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größeres Drehmoment zwischen dem treibenden und dem getriebenen Element zum Drehen des treibenden Elementes relativ zum getriebenen Element erforderlich. Auf diese Weise wird das Drehmoment, bei dem das treibende Element sich ausreichend relativ zum getriebenen Element dreht, um den Motor abzuschalten, durch Erhöhen der Vorspannkraft des treibenden Elementes in Richtung zum getriebenen hin gesteuert.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeuges ist in der Zeichnung dargestellt. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines druckmittelbetriebenen Drehmoment-Werkzeuges gemäß der Erfindung ;

Pig. 1a einen der Pig. 1 entsprechenden Schnitt, der die Fortsetzung des Drehmomentwerkzeuges von der Linie a-a darstellt;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des auf die Längsachse montierten getriebenen Elementes und der mit dieser zu-

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sammenwirkenden Spindel;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des treibenden Elementes, die die dem getriebenen Element zugewandte Stirnseite des treibenden Elementes veranschaulicht;

Pig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 1 und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 2, aus dem die relative Stellung des treibenden Elementes zum getriebenen Element während der ein Drehmoment übertragenden Arbeitsphase ersichtlich ist.

In der .Zeichnung ist ein druckmittelbetriebener automatischer Drehmoment-Kraftschrauber 10 dargestellt. Dieser umfaßt ein Motorgehäuse 12, das an einem Ende mit einem Kopf 14 verschraubt ist. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist das entgegengesetzte Ende des Gehäuses 12 mit einer Frontabdeckung verschraubt. Ein O-Ring 18 stellt eine Dichtung zwischen dem Gehäuse 12 und der Frontabdeckung 16 dar und ist in einer Ringaussparung 20 angeordnet.

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Das Gehäuse 12 umgibt einen druckmittelbetriebenen Umlauf-Flügelmotor 22 "bekannter Bauart. Der Motor 22 umfaßt einen Rotor 24, der in Lagern 26 und 28 drehbar gelagert ist. Der Rotor 24 weist eine einstückige Welle 30 auf, die ein Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 32 antreibt, das eine Ausgangswelle hat, die durch den Planetenradträger 34 gebildet ist. Das Werkzeug 10 ist an eine Kraftquelle, beispielsweise eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckmittelquelle über ein Anschlußteil 40 angeschlossen, das vom Kopf 14 getragen ist. Das Anschlußteil stellt eine Druckmittelverbindung mit einem Kanal 42 her, der zentral im Kopf ausgebildet ist. Ein Druckmittel-Abschaltventil 44 ist in diesem Kanal 42 angeordnet. Das Ventil umfaßt ein Ventil-Schließglied, das von einem Ventilschaft über einen verbreiterten zylindrischen Führungsbereich 50 getragen ist, der in einer Ventilführung 52 gelagert ist, die ihrerseits einen Ventilsitz 54 trägt. Die Ventilführung 52 hat eine Mittelbohrung 56, in die der Führungsbereich 50 hineinpaßt. Das Ventilschließglied 46 umfaßt einen Schaft, der den Ventilteller 60 trägt. Der Ventilsitz 54 ist durch einen nachgiebigen Ring gebildet, der in der Eührung 52 angeordnet ist und einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Ventilteller 60 ist.

In der in Fig. 1a veranschaulichten Stellung befindet sich der Ventilteller 60 in seiner geöffneten Lage, die einen Druckmittelfluß zum Motoreinlaß 70 aus dem Kanal 42 über Kanäle 72 und 74 in der Ventilführung und einen Kanal 76 im Kopf 14 er-

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möglicht. Dem Motor 22 zugeführtes Druckmittel verläßt diesen über geeignete Austrittsöffnungen, die nicht dargestellt sind.

Die Erontabdeckung 16 umfaßt eine Nase 80 mit einer Bohrung 82 zur Aufnahme einer zylindrischen Buchse 84. Die Buchse 84 lagert eine Spindel 86 drehbar, die ihrerseits einen Schraubenzieher durch eine Kupplung 90 lösbar trägt. Die Spindel 86 ist von einer Längsbohrung durchzogen und ein konzentrischer hexagonaler Bereich dient zur Aufnahme des hexagonalen Endes des Schraubenziehers 88. Die Spindel 86 weist eine Radialbohrung 91 auf. Die Bohrung 91 ist so angeordnet, daß eine Sperrkugel 92 in eine Ringnut 94 am Schraubenzieher 88 zu dessen Festlegung zusammenwirken kann.

Die Spindel 86 trägt einen Ring 100, der in einer Umfangsnut in der Nähe des vorderen Endes der Spindel sitzt. In einem Abstand von dem Ring 100 ist ein weiterer Ring 104 in einer Umfangsnut 106 angeordnet. Eine Hülse 108 mit Ringaussparungen

ist
112 auf der Spindel 86 angeordnet. Ein einstückig mit der Hülse 108 ausgebildeter Ringvorsprung 114 hat einen Innendurchmesser, der nur wenig größer als der Außendurchmesser der Spindel 86 ist. Eine Druckfeder 116 in einer Kammer 110 stützt sich am Ring 100 und am Ringvorsprung 114 ab, um die Hülse 108 gegen den Ring 104 zu drücken.

Wird die Hülse 108 relativ zur Spindel 86 vorwärts bewegt, so kann sich die Sperrkugel 92 zum Einführen des Schraubenziehers

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auswärts "bewegen. Durch Freigeben der Hülse 108 wird der Ring-Torsprung 114 von der Druckfeder 116 gegen die Sperrkugel 92 gedrückt. Die Sperrkugel 92 gelangt in die Ringnut 94, wodurch der Schraubenzieher festgelegt ist. Die Drehbewegung der Spindel 86 wird über die hexagonale Passung auf den Schraubenzieher 88 übertragen.

Zwischen die Spindel 86 und die durch den Planetenradträger 34 gebildete Ausgangswelle ist eine Kupplung 130 zum Übertragen der Drehbewegung des Motors 82 auf den Schraubenzieher 88, zum Ertasten des vom Motor 22 auf den Schraubenzieher 88 ausgeübten Drehmomentes und zum Abschalten des Motors beim Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes geschaltet. Die Kupplung 130 dient ferner zum Absorbieren der restlichen Rotations-Beharrungskraft des Motors und der zugeordneten Kraftübertragungseinrichtung nach-dem der Motor abgeschaltet worden ist, um die Genauigkeit des Drehmomentes zu erhalten, das vom Schraubenzieher auf das Befestigungselement übertragen wird. Die Kupplung 130 umfaßt eine Welle 140, die durch eine Längsverzahnung 142 drehfest mit dem Planetenradträger 34 verbunden ist. Die Welle 140 · weist eine längsbohrung 144 auf, die sich über die gesamte Länge erstreckt, und zur Aufnahme des Ventilschaftes des Abschaltventil es 44 dient.

Wie am besten der Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, hat die Welle

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140 drei Axialnuten 146, die in gleichen Abständen über den Umfang verteilt angeordnet sind. Der Pig. 1 und 4 ist am besten zu entnehmen, daß ein auf die Welle HO aufgeschobenes treibendes Element 148 drei Taschen I50 hat, die in gleichen Abständen über den Umfang verteilt angeordnet sind, um mit den Längsnuten in der Welle HO zu fluchten. In Fig. 1 und 2 ist dargestellt, daß Federn bildende Kugeln 152 in den durch die Längsnuten 146 und die Taschen I50 gebildeten Längskanälen angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Drehbewegung der Welle I40 durch die Feuerkugeln 152 auf das treibende Element 148 übertragen. Die Längsnuten 146 in der Welle HO sind jedoch langer als die Summe der Durchmesser der Federkugeln 152, was eine Axialbewegung des. treibenden Elementes 148 relativ zur Welle HO ermöglicht.

Fig. 1, 2 und 4 zeigen, daß das treibende Element 148 drei Taschen 156 hat, die mit gleichen Abständen über den Umfang der Welle 140 verteilt angeordnet sind. Jede Tasche 156 dient zur Aufnahme einer Hälfte von Drehmoment übertragenden Kugeln 148 (Fig.. 1) zum Übertragen der Drehbewegung vom treibenden Element 148 zum Schraubenzieher 88, wie später näher erläutert werden wird.

Neben dem treibenden Element 148 ist, die Welle HO umgreifend, ein als Hülse ausgebildetes getriebenes Element 160 angeordnet. In Fig. 3 ist die dem getriebenen Element 148 zugewandte Stirn-

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seite der getriebenen Hülse 160 dargestellt. Diese weist eine Nockenanordnung 162 mit zahlreichen Steuerflächen auf, durch die die Drehbewegung des treibenden Elementes 148 auf den Schraubenzieher 88 übertragen wird.

Das dem treibenden Element 148 abgewandte Ende der getriebenen Hülse 160 ist, wie Fig. 1 und 3 zeigen, mit einer Nut 160a versehen, in die ein Vorsprung 86a hineinpaßt, der das Ende der Spindel 86 überragt. Die getriebene Hülse 160 ist durch den Eingriff des Vorsprunges in die Nut mit der Spindel 160 gekuppelt, so daß die Elemente 86 und 160 zusammen umlaufen. .Die angetriebene Hülse 160 muß jedoch relativ zur Welle 140 auf zwischen diesen angeordneten Lagern 170 umlaufen.

Die Welle 140 hat einen Gewindebereich, der eine Mutter 180 längs der Welle 140 axial verstellbar trägt. Ein Ring 182 ist am rückwärtigen Ende des Gewindebereiches der Welle 140 auf dieser angeordnet und dient als Anschlag für die Mutter 180. Eine Druckfeder 184 umgibt die Welle 140 zwischen der Mutter 180 und dem treibenden Element 148. Die Feder 184 dient dazu, das treibende Element 148 zur getriebenen Hülse 160 hin zu drücken, wobei gleichzeitig die Drehmoment-Kugeln 148 gegen die Nockenanordnung 162 der getriebenen Hülse 160 gedrückt werden.

Ein Ring 186 ist zwischen der Mutter 180 und dem treibenden

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Element 148 auf der Welle HO "befestigt. Eine Yentilsteuerhülse 188 ist zwischen dem Ring 186 und dem treibenden Element auf der Weile HO angeordnet. Die Hülse 188 hat einen Flansch 190. Das dem Ring 186 benachbarte Ende der Hülse 188 ist so bemessen, daß es die Welle HO eng umgibt, während das flansehseitige Ende der Hülse 188 aufgebohrt ist, um einen Ringraum zwischen der Welle HO und diesem Bereich der Hülse 188 zu schaffen. Zwischen dem Ring 186 und dem Flansch 190 ist eine Druckfeder 192, die Welle HO umgebend, vorgesehen. Diese Feder 192 drückt die Hülse 188 gegen das Antriebs element H8.

Wie Fig. 1 und 5 zeigen, erstrecken sich drei Radialbohrungen 194 durch die Welle HO hindurch, um einen Yerbindungskanal mit der Bohrung 144 in der Welle HO zu schaffen. In jeder Bohrung sind zwei Ventilschaft-Kugeln 196 angeordnet, die normalerweise durch den engen Bereich der Hülse 188, wenn sich dieser über den Bohrungen 194 befindet, zur Mitte der Welle hin gedrückt sind. Die Kupplung 130 ist normalerweise durch eine Druck-Rückstellfeder 230, die zwischen dem Ring 182 und dem Planetenradträger 184 wirkt, in der Frontabdeckung 16 nach vorne gedrückt.

Der Ventilschaft 48 des Abschaltventiles 44 hat eine solche Länge, daß das Abschaltventil geschlossen werden kann, ohne daß der Schaft die Bewegung der Schaftkugeln 196 in der Längsbohrung 144 der Welle HO stört, wenn die Kupplung 130 sich

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in ihrer durch die Feder 230 gedrückten Stellung "befindet. Der Ventilschaft 48 weist also eine solche Länge auf, daß dann, wenn die Schaftkugeln 196 in der Bohrung 144 in der Mitte der Welle 140 liegen, der Ventilteller 60 vom Ventilsitz 54 durch eine auf den Schraubenzieher 88 einwirkende Axialkraft unter Zusammendrücken der Rückstellfeder 230 abgehoben werden kann. Dies bewegt die Welle 140, die Schaftkugeln 196, den Ventilschaft 48 und damit den Ventilteller 60 rückwärts, relativ zum Kopf 14, mit dem der Ventilsitz 54 verbunden ist. Auf diese Weise wird das Ventil 44 geöffnet, um durch einströmendes Druckmittel den Motor 22 in Umdrehung zu versetzen.

Das treibende Element 148 und die getriebene Hülse 160 sind ferner durch eine Schraubenfeder 200 miteinander verbunden, die das treibende Element 148 und die Hülse 160 umgibt. Die Feder 200 ist mit einem Ende mit der Hülse 160 und mit dem anderen Ende mit dem treibenden Element 148 verbunden. Die Feder 200 ist von dem treibenden Element 148 zur getriebenen Hülse 160 entgegengesetzt zur Drehrichtung des treibenden Elementes 148 gewickelt. Jede Drehung des treibenden Elementes 148 relativ zur getriebenen Hülse 160 erhöht den Drehungswiderstand der Feder 200.

Die Fig. 3 und 6 zeigen, daß die getriebene Hülse 160 mit einer mehrere Kontouren aufweisenden Nockenanordnung 162 versehen ist. Die Nockenanordnung 162 besteht aus drei identisch gestalteten

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Nockenflachen 210, 212 und 214. Die Nockenfläche 210 ist exemplarisch für jede der Nockenflächen 210, 212 und 214. Jede Nockenfläche umfaßt eine flache Auflauffläche 216 und zwei geneigte Oberflächen, die eine steil Ansteigende 218 und eine flach Ansteigende 220 umfassen.

Beim Zuführen von Druckmedium in den Kanal 42 ist der Ventilteller 60 normalerweise gegen den Ventilsitz 54 gepreßt, wodurch das Ventil 44 geschlossen ist. Ist das Werkzeug abgeschaltet, liegen die Drehmomentkugeln 158 an der flachen Auflauffläche 216 an, weil die Druckfeder 184 auf die Drehmomentkugeln 158 über das treibende Element 148 einwirkt, um die Kugeln 158 in die tiefste Auflaufstellung an der getriebenen Hülse 160 zu bewegen.

Venn der Schraubenzieher 88 auf das einzuschraubende Befestigungselement durch eine axial gerichtete Kraft, die auf das Gehäuse 12 ausgeübt wird, aufgebracht wird, wird die Rückstellfeder 230 komprimiert. Die Schaftkugeln 196 werden in der Bohrung 144 der Welle 140 durch die Hülse 188 zurückgehalten und liegen am Ende des Ventilschaftes 48 an, wodurch der Ventilteller 60 abgehoben wird. Bei geöffnetem Ventil strömt Druckmittel durch die Kanäle 74 und 72 in der Ventilführung und strömt durch den Kanal 76 auf die Flügel des Motors 22. Die Drehbewegung des Motors 22 wird über den Planetenradtrager 34

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auf die Welle 140 durch die Längsverzahimng 142 übertragen. Die Drehbewegung der Welle 140 wird durch die Federkugeln 152 auf das treibende Element 148 übertragen. Das für eine Rechtsdrehung ausgelegte treibende Element 148 trägt Drehmomentkugeln 158 längs der Auflauffläche 116 in Berührung mit dem steil ansteigenden Bereich 218 der Nockenfläche 210. Die Kraft der Feder zwischen der Mutter 180 und dem treibenden Element verhindert anfänglich eine Bewegung der Drehmomentkugeln 148 über den steil ansteigenden Bereich 218. Die Drehbewegung des treibenden Elementes 148 wird durch die Drehmomentkugeln, die an der durch den steil ansteigenden Bereich gebildeten Auflauffläche 218 anliegen, übertragen, um die getriebene Hülse 116 in Umdrehung zu versetzen. Die Umdrehung der Hülse 116 wird direkt über den Vorsprung und die Nut auf die Spindel 86 und von dieser direkt auf den Schraubenzieher 88 übertragen.

Der Antrieb vom Motor 22 wird über die Drehmomentkugeln 158 so lange übertragen, bis die Drehkraft zwischen den Drehmomentkugeln 158 und der angetriebenen Hülse die axiale Federkraft der Feder 184 übersteigt. Wenn die Kraft bis zu einem Punkt ansteigt, an dem die Kraft der Feder 84 überschritten ist, gleiten die Drehmomentkugeln 158 auf die steile Auflauffläche 218 auf. Dies resultiert in einer Axialbewegung des treibenden Elementes 148 rückwärts von der getriebenen Hülse 160 weg. Die Hülse 188 bewegt sich mit dem treibenden Element, wobei die Fe-

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der 192 zusammengedrückt wird. Die Rückwärt st» ewegung der Hülse ist derart, daß die größere Innenbohrung der Hülse 188 mit den Bohrungen I94 fluchtet, wenn die Drehmomentkugeln 158 auf der steilen Auflauffläche 118 aufwärts wandern. Gleichzeitig können sich die Ventilschaftkugeln 196 frei von der längsbohrung I44 der Welle HO auswärts bewegen. Dies ermöglicht es dem Ventilschaft 48 sich unter dem Druck des auf den Ventilteller 60 einwirkenden Druckmediums vorwärts zu bewegen und ein Abschalten des Motors 22 zu bewirken.

Die Andruckkraft, die durch die Feder 184 gegen das treibende Element 148 wirkt, kann vergrößert oder verringert werden, indem die Mutter 180 wahlweise zum treibenden Element 148 hin oder von diesem weg bewegt wird. Somit kann durch Verändern der Stellung der Mutter 180 das Drehmoment, bei dem die Drehmomentkugeln auf den höchsten Teil der steil ansteigenden Auflauffläche wandern, um den Motor 22 abzuschalten, von der Bedienungsperson des Werkzeuges genauestens vorgewählt werden.

Auf das Abschalten des Motors 22 hin wandern die Drehmomentkugeln weiter auf die nur gering ansteigende Auflauffläche unter geringerer, aber ununterbrochener Drehmomentübertragung zwischen dem treibenden Element 148 und der getriebenen Hülse 160. Obwohl eine Drehmomentübertragung weiterhin erfolgt, ist das übertragende Drehmoment wesentlich geringer durch die flache Gestaltung der Auflauffläche 220. Der geringere Dreh-

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momentwert ist ebenfalls genau einstellbar, wodurch verstreute und variable Drehmomentzugänge, wie sie bei bekannten Werkzeugen infolge der unterschiedlichen kinetischen Energie im Motor und in der Kraftübertragungseinrichtung auftraten, eliminiert werden. Die Gegenkraft der Feder 184 steigt während des Wanderns der Drehmomentkugeln 158 über die Auflauffläche 220 an, wodurch Massenkräfte des Motors absorbiert werden. Die Schraubenfeder 200 wird während dieser Phase des Drehmomentzyklus weiter verwunden. Das Verwinden der Feder 200 speichert Energie der umlaufenden Massen im Werkzeug und dient dazu, unvorhersehbare Wirkungen von verschiedenen Drehmomenten im Abschlußvorgang des Einschraubens von Befestigungselementen aufzuheben.

Beim vorbeschriebenen Werkzeug ist die Tatsache hervorzuheben, daß die Druckfeder 184 die Massenkräfte des Motors absorbiert, während die Drehmomentkugeln 158 sich über die schwach ansteigende Auflauffläche 220 bewegen. Die Energie des Motors wird darüber hinaus gespeichert als ein Wechsel im Drehmoment in der Schraubenfeder 200, während die Motordrehung absinkt, ohne daß eine störende Drehmomentwirkung auf den Schraubenzieher und auf das einzuschraubende Befestigungselement nach dem Abschalten des Motors einwirken kann.

In Fig. 7 der Zeichnung sind die Drehmomentkugeln dargestellt, wenn sie sich am höchsten Punkt der Auflauffläche 220 befinden.

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Aus dieser Zeichnung ist zu entnehmen, daß ein Überschreiten der Noekenflache 162 der getriebenen Hülse 160 durch die Drehmomentkugeln 158 verhindert ist, weil der Ring 186 die Rückwärtsbewegung der Hülse 188 begrenzt und damit ein weiteres Umlaufen des treibenden Elementes 148 relativ zur getriebenen Hülse 160 unmöglich macht und damit ein Überschreiten der Drehmomentkugeln 158 über den höchsten Punkt der nur gering ansteigenden Auflauffläche 220 verhindert.

Nachdem die Druckmittelzufuhr zum Motor abgeschaltet und die Drehkräfte aufgehoben sind, werden das treibende Element 148 und die Drehmomentkugeln 158 durch die Druckfeder 184 und die Schraubenfeder 200 über die Auflaufflächen 220 und 218 zurück in die Ausgangsstartstellung bewegt. Wird das Werkzeug vom Werkstück abgehoben, bewegt die Rückstellfeder 230 die gesamte Kupplung 130 in ihre Ausgangsstellung zurück. Während der Zurückbewegung gleiten oder rollen die Ventilschaftkugeln 196 auf dem Ventilschaft 48 zum Schaftende hin, wonach sich die Kugeln 196 durch die Wirkung der Hülse 188 wieder in der Bohrung 144 befinden. Mit der Zurückbewegung der Hülse 188 an das treibende Element 148 heran, sind die Kugeln 196 in der Stellung für den darauffolgenden Arbeitsgang.

Aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles ist zu ersehen, daß durch die Erfindung ein System geschaffen worden ist, durch das ein vorgewähltes Drehmoment von einem "druckmittelbetriebenen

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Motor auf ein Werkzeug übertragen wird. Das Drehmoment ist durch die Stellung der Mutter 180 vorgewählt, die auf ihrer Mantelfläche gerändelt und durch eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Frontabdeckung zugänglich sein kann.

Das erfindungsgemäße Werkzeug verwendet eine einzige Nockenanordnung zwischen dem treibenden und getriebenen Element, die zur Übertragung des Drehmomentes von dem treibenden Element auf das getriebene Element dient. Die gleiche Anordnung bewirkt darüber hinaus die Betätigung des Tentiles zum ABschalten des Motors bei einem vorgewählten Drehmoment und danach noch zum Speichern kinetischer Energie des Motors und einer zugeordneten Kraftübertragungseinrichtung, da die kinetische Energie sonst die Genauigkeit des auf das einzuschraubende Befestigungselement übertragenen Drehmomentes stören würde. Auf diese Weise kann der Drehmomentwert, bis zu dem das Befestigungselement angezogen werden soll, durch das erfindungsgemäße Werkzeug noch genauer eingehalten werden. Darüber hinaus wird diese Genauigkeit erreicht, ohne zusätzliche Unkosten und Probleme, die bei zahlreichen üblichen Drehmomentwerkzeugen anfallen.

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Claims

Ansprüche

1.. Drehmomentwerkzeug mit einem Antriebsmotor und einer diesen mit einem drehbar gelagerten, antreibbaren Werkzeugkopf verbindenden Kraftübertragungseinrichtung, gekennzeichnet durch ein getriebenes, mit dem Werkzeugkopf (86) verbundenes Element (160), ein treibendes, mit dem Motor (22) verbundenes Element (148), das axial verschiebbar und koaxial mit sowie relativ zu dem getriebenen Element (160) drehbar angeordnet ist, ein Ventil (44) > das mit dem treibenden Element (148) in Verbindung steht und in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Axialbewegung dieses Elementes (148) relativ zum getriebenen Element (160) den Motor (22) abschaltet, eine am treibenden Element (148) ausgebildete und dem getriebenen Element (160) zugewandte Lagerfläche und eine am getriebenen Element (160) ausgebildete Nockenanordnung (162), die der Lagerfläche gegenübersteht und mit dieser zusammenwirkt, um die Drehbewegung des treibenden Elementes (148) auf das getriebene Element (160) zu übertragen, und eine das Ventil (44) zum Abschalten des Motors (22) betätigende Axialbewegung des treibenden Elementes (148) zu bewirken, wenn dieses relativ zum getriebenen Element (160) umläuft, und um auf eine weitere Drehbewegung des treibenden Elementes (148) eine Absorptionseinrichtung (200) zum Speichern kinetischer Energie des Motors (22) einzuschalten.

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2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Yorspannungseinrichtung (180, 184) zum Vorspannen des treibenden Elementes (148) zum getriebenen Element (160) hin, um der Auflaufbewegung der Lagerfläche des treibenden Elementes auf die Nockenanordnung (162) entgegenzuwirken und das Drehmoment genau steuern zu können, bei dem der Motor (22) abgeschaltet wird.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenanordnung (162) am getriebenen Element (160) drei ausgeprägte Auflaufflächen (216, 218 und 220) umfaßt, daß die Bewegung der besagten lagerfläche des treibenden Elementes längs der zweiten Auflauffläche (218) das treibende Element (148) axial vom getriebenen Element (160) wegbewegt, um den Motor (22) abzuschalten und daß die Bewegung der besagten Lagerfläche längs der dritten Auflauffläche (220) kinetische Energie des Motors (22) nach dessen Abschaltung speichert.

4· Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenanordnung am getriebenen Element (160) eine erste (216), eine zweite (218) und eine dritte Auflauffläche (220) umfaßt, um die Drehbewegung des treibenden Elementes (148) dem getriebenen Element (160) nur dann zu übertragen, wenn die Lagerfläche des treibenden

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Elementes (48) sich über die erste und zweite Auflauffläche (216 und 218) "bewegt.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennz eichnet , daß die Bewegung der Lagerfläche des treibenden Elementes (148) über die zweite Auflauffläche (218) eine Axialbewegung des treibenden Elementes bewirkt und daß die zweite Auflauffläche 218 am getriebenen Element (160) so geneigt ist, daß eine Wechselbeziehung zwischen der Axialbewegung zwischen dem treibenden Element (148) und dem getriebenen Element (160) und dem Drehmoment besteht, das zwischen dem treibenden Element (148) und dem getriebenen Element (160) übertragen wird.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Kupplungsglied (48) zwischen dem Ventil (44) und dem treibenden Element (148), durch das die Abschaltung des Motors (22) bewirkt wird, wenn die Lagerfläche am treibenden Element (148) den Übergangspunkt zwischen der zweiten Auflauffläche (218) und der dritten Auflauffläche (220) erreicht.

7. Werkzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Rückstellfeder (230), durch die das Ventil (44) normalerweise geschlossen gehalten wird, durch einen

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Ventilschaft (48), der sich vom Ventil (44) aus erstreckt und normalerweise mit dem Werkzeugkopf (86) zusammenwirkt, durch eine Auslöseeinrichtung (188, 194), die in Abhängigkeit von der Axialbewegung des treibenden Elementes (148) relativ zum getriebenen Element (160) zum Freigeben des Ventilschaftes (48) vom Werkzeugkopf dient, wobei durch die Rückstellfeder (230) das Ventil (44) bei einer vorbestimmten Axialbewegung zwischen dem treibenden Element (148) und dem getriebenen Element (160) schließt.

8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Auflauffläche (220) am getriebenen Element (160) so geneigt ist, daß die Lagerfläche am treibenden Element (148) sich weiter über die dritte Auflauffläche (220) nach dem Abschalten des Motors (22) bewegt und eine Schraubenfeder (200), die das treibende Element (148) und das getriebene Element (160) miteinander verbindet, zum Speichern der kinetischen Energie des Motors (22) nach dessen Abschaltung aufgewunden wird.

9. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (200) bei einer Relativbewegung zwischen dem treibenden Element (148) und dem getriebenen Element im Antriebssinne aufgewunden wird, und daß die Schraubenfeder (200) als Sekundäreinrichtung

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zum Zurückbewegen des treibenden Elementes in seine Ausgangsstellung nach dem Motorabschalten dient.

10* Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine Druckfeder (184) und eine Mutter (180) umfaßt, durch deren Drehen das Drehmoment einstellbar ist, bei dem die Bewegung der Lagerfläche des treibenden Elementes (148) längs der Nockenanordnung (162) eine Axialbewegung des treibenden Elementes (148) zum Bewirken der Abschaltung erzeugt.

11. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche eine Vielzahl von Drehmomentkugeln (158) umfaßt, die in Ausnehmungen im treibenden Element (148) zur Bewegung längs der Nockenflächen (210, 212, 214) der Nockenanordnung (216) des getriebenen Elementes (160) angeordnet sind.

12. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenflächen (210, 212, 214) der Nockenanordnung (162) eine erste Auflauffläche (216), eine zweite Auflauffläche (218) und eine dritte Auflauffläche (220) umfassen, und daß die Nockenflächen des getriebenen Elementes (160) so angeordnet sind, daß dem getriebenen Element (160) die Drehbewegung des treibenden

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Elementes (148) erteilt wird, wenn die Lagerfläche des treibenden Elementes (148) nicht über die erste Auflauffläche hinweg an die zweite Auf lauf fläche (-218) heranbewegt wird.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Auflauffläche in einer etwa senkrecht zur Drehachse des treibenden Elementes und des getriebenen Elementes liegenden Ebene verläuft und daß die zweite Auflauffläche (218) in einer Ebene liegt, die in einem von der besagten Achse abweichenden Winkel liegt.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, der zwischen der Ebene der zweiten Auflauffläche (218) und der besagten Achse eingeschlossen ist, kleiner als der Winkel ist, der zwischen der Ebene der dritten Auflauffläche (220) und der besagten Achse eingeschlossen ist.

15· Werkzeug nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Auslöseeinrichtung (192, 198, 194 und 48) zwischen dem Ventil (44) und dem treibenden Element (148), die von der Drehung des treibenden Elementes (148) relativ zum getriebenen Element (160) anspricht, wenn die Lagerfläche des treibenden Elementes (148) den übergangspunkt zwischen der zweiten Auflauffläche (218) und der dritten

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Auflauffläche (220) erreicht, um das Ventil (44) zu schließen und den Motor (22) abzuschalten.

16. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ein/Aus-Steuergestänge (48), das sich längs der Achse des Motors (22) und des treibenden Elementes (148) erstreckt, durch ein "Übertragungsgestänge, das in Abhängigkeit von dem zwischen dem treibenden Element (148) und dem getriebenen Element (160) die Abschaltung des Motors (22) bei einem Torbestimmten Drehmoment bewirkt und das getriebene Element (160) von der Drehbewegung des treibenden-Elementes (148) im wesentlichen freigibt, und durch eine nachgiebige Einrichtung (200), die das treibende Element (148) und das getriebene Element (160) miteinander kuppelt und der Relativdrehung nach dem Abschalten des Motors (22) entgegenwirkt und die kinetische Energie des Motors (22) speichert, während auf das getriebene Element (160) nur ein geringes Drehmoment übertragen wird.

17. Werkzeug nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Start-Stop-Ventil (44) für den Motor (22), das über das Hebegestänge mit dem reibenden Element (148) verbunden ist und auf die Drehung des treibenden Elementes

(148) relativ zum getriebenen Element (160) zum Abschalten des Motors (22) bei einer vorbestimmten Drehung der beiden Elemente relativ zueinander anspricht.

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18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine einstellbare Vorspanneinrichtung (180, 184), die das treibende Element (148) gegen das getriebene Element (160) vorspannt, eine wahlweise Kontrolle des Drehmomentes bewirkt, bei dem der Motor (22) abgeschaltet wird.

19· Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das treibende Element (148) und das getriebene Element (160) mehrere Kugeln (148) geschaltet sind, durch die das getriebene Element (160) bis zu einem vorgegebenen Drehmoment in Umlauf versetzt wird
und durch die danach das treibende Element (148) axial vom getriebenen Element (160) weg bewegt wird, um über das
Hebelgestänge den Motor (22) abzuschalten.

20. Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln mit den Auflaufflächen (216, 218) einer Fockenanordnung (162) am getriebenen Element (160) zusammenwirken.

21. Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein-Aus-Hebelgestänge ein Ventil (44), eine Rückstellfeder (230), einen Ventilschaft
(48) und eine Auslöseeinrichtung (192, 188 und 194) umfaßt.

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22. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (184) zum Zurückbewegen des treibenden Elementes (143) in seine Ausgangsstellung, nachdem der Motor (22) abgeschaltet ist.

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