DE2752809A1

DE2752809A1 - Druckluftschrauber mit drehmomentabhaengiger abschaltung

Info

Publication number: DE2752809A1
Application number: DE19772752809
Authority: DE
Inventors: William Keith Wallace
Original assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Current assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Priority date: 1977-03-09
Filing date: 1977-11-26
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE7736272U1; JPS53112599A; JPS5758270B2; GB1562468A; SE7713595L; SE424154B; FR2382983B3; US4071092A; FR2382983A1; AU3029877A; AU508712B2; BE860134A; IT1115747B; CA1084312A

Description

Chicago Pneumatic Tool Company, 6 East 44th Street, New York, N. Y. /USA

Druckluftschrauber mit drehmomentabhängiger Abschaltung

Die Technik der Drehmomentsteuerung für das automatische Abschalten von pneumatisch angetriebenen Handwerkzeugen ist weit entwickelt, und es sind viele verschiedene Gestaltungen und Konstruktionen vorgeschlagen und zur Erreichung gewünschter Aufgaben benutzt worden. Eine Art Werkzeug mit einer automatisch betätigbaren Drehmomentabschalteinrichtung ist in der US-Patentschrift 3 667 beschrieben, wobei das dort gezeigte Werkzeug ein pneumatisch ausbalanciertes oder ausgeglichenes Luftstromsteuerventil enthält. Nach der US-Patentschrift 3 850 553 wird bei einer anderen Art ein zentrifugal ansprechendes Kugelventil verwendet. Eine Gruppe von Werkzeugen, bei denen eine Stößelstange benutzt wird, die bei einem bestimmten Drehmoment betätigt wird, um ein Lufteinlaßventil zu schliessen, ist in den folgenden US-Patentschriften beschrieben:

2 743 635, 2 964 151, 3 059 620, 3 195 704, 3 276 525,

3 477 521 und 3 766 99O. Das Werkzeug gemäß der Erfindung gehört zu der letztgenannten Art; es weist jedoch einen Konstruktionsaufbau auf, der gegenüber den bekannten Vor-

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- 6 richtungen Vorteile erbringt.

Inabesondere weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Kugel auf, die eine Nockenrampe hochgedrückt wird, wenn ein bestimmtes Drehmoment gewährleistet ist, was zur Bewegung eines Sperrstiftes oder Verriegelungsdtiftes führt, der das Verschließen eines Einlaßventils veranlaßt. Bei solchen, einen Abzugsstollen oder ein äquivalentes Teil verwendenden Vorrichtungen ist eine sekundäre keil- oder nockenartige Schräg-Zwängung erforderlich, um den Abzugsstollen (sear) in die Ventilschließstellung zu bewegen. Je nach den Arbeitsbedingungen und den Werkzeugtoleranzen ist es möglich, daß der Abzugsstollen arbeitet, bevor ein bestimmtes Drehmoment erreicht ist, und dies führt also fehlerhaft zu objektiver Drehmomentabschaltung. Außerdem ist es möglich, daß der Abzugsstollen ein Ventilschließen hervorruft, wenn Kugeln oder dergleichen einer Betriebsnocke auf dem Oberteil oder Spitzenwert einer Nocke sind, und wenn eine solche Bedingung auftritt, kann das Werkzeug nicht automatisch zurückgesetzt werden. Diese fehlerhafte Funktion wird bei der erfindungsgemäß verwendeten Anordnung mit Nockenrampe und Kugel vermieden, und außerdem wird die Herstellung vereinfacht wegen der verminderten Toleranzforderungen, was zur Erniedrigung der Hastellungskosten führt, ohne daß die Betriebswirksamkeit des Werkzeuges dafür geopfert wird. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

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Figur 1 eine abgebrochene Längsschnittansicht eines Werkzeuges mit den Prinzipien der Erfindung unter Darstellung der Position verschiedener Teile des Werkzeuges vor Aufbringen auf ein Befestigungsteil,

Figur 2 dieselbe Ansicht, jedoch unter Darstellung der Position verschiedener Teile des Werkzeuges während des Auflaufens eines Befestigungsteils, welches von dem Werkzeug angetrieben wird,

Figur 3 eine gleiche Ansicht, jedoch unter Darstellung der Position verschiedener Teile des Werkzeuges bei Erreichen des voreingestellten Drehmomentes des Befestigungsteils und des Werkzeugabschaltbetriebes,

Figur 4 eine Schnittansieht entlang der Linie 4-4 in Figur 1 und

Figuren 5, 6 und 7 abgebrochene Seitenansichten einer Kugelkupplungsanordnung, die in dem Werkzeug verwendet wird, unter Darstellung der Position verschiedener Teile unter den Werkzeugbedingungen der Figuren 1,2 bzw. 3.

Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Werkzeug 10 zum Einsetzen oder Aufsetzen an Befestigungselementen weist die Prinzipien der Erfindung auf,

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wobei die Darstellung verkürzt ist, um den Satzspiegelerfordernissen zu genügen. Das weggelassene Teil ist ein pneumatischer oder Druckluft-Flügelzellenmotor, wie er bei diesen Werkzeugen verwendet wird und ansich bekannt ist. Das Werkzeug weist ein Motorgehäuse 12 auf, an dem ein Kupplungsgehäuse 14 fest angeschraubt ist.

Eine Kupplungsanordnung 15, die in dem Kupplungsgehäuse 14 angeordnet ist, weist eine Klauenkupplung 16 auf, wobei das rückwärtige Teil einen hexagonalen Vorsprung 18 trägt, der für eine Drehbewegung von einer herköimliehen Getriebeanordnung gelagert ist, die im Motorgehäuse angeordnet ist. Ein Teil 20 der Getriebeanordnung ist gezeigt. Lagereinrichtungen 22, die im Motorgehäuse angebracht sind, sind für die Drehhalterung des Getriebeanordnungsteils 20 vorgesehen. Das Vorderteil der Klauenkupplung 16 weist mehrere Zähne 24 auf, welche Nockentaschen vorsehen und jeweils mit einer Kugelrampe 26 gebildet sind. Ein Sperr- oder Verriegelungsstift 28 ist gleitbar in der Klauenkupplung 16 angeordnet, und die Stiftachse liegt parallel zur Achse des Backenfutters. Der Sperrstift hat ein vergrößertes Kopfteil 30 und einen länglichen Körper 32, wobei eine konische Nockenoberfläche 34 zwischen diesen zwei Teilen vorgesehen ist. Das Ende des länglichen Körpers 32 ist so angeordnet , daß es aus der Oberfläche einer Kugelrampe 26 herausragt. Eine konische Feder 36 ist zusammengedrückt und im Kopf 30 des Sperrstiftes eingeschlossen und wird darin durch einen Schnappring 38 in einer Nut 40 gehalten, die

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im Körper der Klauenkupplung 16 gebildet ist. Auf diese Weise wird der Sperrstift immer gegen das vordere oder Backenende der Kupplung vorgespannt.

Die Klauenkupplung 16 ist mit einer Axialbohrung 42 geformt, die im rückwärtigen Ende eingeschlossen ist, und weist ein Stößelstangenloch 44 auf, welches in der Umfassung gebildet ist. Eine zylindrische Stange 46, die in der Bohrung 42 gleitbar angeordnet ist, weist schräg zulaufende oder kegelstumpfförmige Enden auf, und das vordere Ende dient als Nockenoberfläche für den Werkzeugabschaltbetrieb, wie später noch beschrieben wird. Die Klauenkupplung weist eine Radialbohrung 48 auf, welche sich in die Bohrung 42 hinein öffnet und gleitend einen zylindrischen Sperrstift 50 umfaßt, der mit dem Sperrstift 28 in Eingriff tritt.

Eine Antriebsspindel 52, die in dem Kupplungsgehäuse 14 angeordnet ist, weist ein rückwärtiges Ende auf, das drehbar in der Klauenkupplung 16 gelagert ist, und weist ein vorderes Ende auf, das in einer beweglichen Hülse 54 vorgesehen ist, die im vorderen Ende des Kupplungsgehäuses mit dem kleineren Durchmesser angeordnet ist. Eine hexagonale oder im Querschnitt sechseckige Bohrung 55 ist im Vorderende der Spindel für die Aufnahme eines (nicht gezeigten) Werkzeugschneidschaftes für den Antrieb einer beliebigen Art Befestigungselement vorgesehen, wie es gewöhnlich benutzt wird, wobei der Schneidschaft herausnehmbar in der Spindel

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durch eine Schneilösekugel-Verriegelungseinrichtung gehalten wird, wobei diese Einrichtung ansich bekannt ist.

Kugellager 56, die in komplementären Laufringen, die in der Spindel 52 und der Klauenkupplung 16 gebildet sind, angeordnet sind, sorgen für eine Rollberührung zwischen Lager und Ring. Die Spindel 52 ist mit einem Kreisflansch 58 gebildet, der mit mehreren Kugeltaschen 60 (Figur 4) versehen ist, deren jede eine Kugel 62 hält. Ein tassenartiges Teil oder eine Kugelhalterung 64 steht mit den Kugeln in Eingriff und hält sie in Eingriff mit den Kupplungsnockentaschen. Eine Schrauben- oder Wendelfeder 66 ist zwischen der Kugelhalteeinrichtung und einer Schraubeinstellungsanordnung 68 angeordnet und dazwischen zusammengedrückt, wobei diese Anordnung auf der Spindel axial aufgrund einer Schraubverbindung mit ihr einstellbar sein kann.

Die Antriebsspindel 52 ist mit einer Axialbohrung 70 versehen» die ass Vorderende eingeschlossen ist und in der ein Rücksetzstift 72 gleitbar angeordnet ist, Der Stift 72 hat ein Teil 74 mit verringertem Durchmesser an seinem rückwärtigen Ende, welches konstant in Anlage an die Stange 46 aufgrund der zusammengedrückten Schraubenfeder 76 gedrückt wird, die im Vorderende der Bohrung 70 angeordnet ist. Das Teil 74 mit dem kleineren Durchmesser dient als Sitz für den Sperrstift 50, dessen axiale Länge gleich dem Abstand zwischen dem Stiftteil 74 und dem Kopf 30 des Sperrstiftes

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28 ist für den gleichzeitigen Eingriff mit jedem betreffenden Teil.

Eine Lufteinlaßbüchse 78, die an dem auf der Rückwand des Motorgehäuses 12 gebildeten Nippelteil 8O angeschraubt ist, umfaßt ein Scheiben- bzw. Tellerventil 82, das durch eine konische Feder 84 auf den Sitz mit einer Dichtung 86 gedruckt wird, wobei letzterer vorzugsweise aus Kunstkautschuk hergestellt ist. Das Abheben des Ventils 82 vom Sitz erlaubt die Strömung eines unter Druck stehenden Mediums aus einem (nicht gezeigten) Schlauch in den Werkzeugmotor für den Drehbetrieb in bekannter Weise. Eine Stößelstange 88 ist an einem Ende aii dem Tellerventil 82 angebracht und hat eine solche Länge, daß der Eintritt der Stange in ihre Bohrung 44 erlaubt wird,wenn bewegliche Teile des Werkzeuges sich in der Stellung gemäß Figur 1 befinden. Die Kompressionskraft der konischen Feder 84 ist größer als die der Schraubenfeder 76.

Es versteht sich also, daß die dargestellte Kupplungsanordnung mit Klaue und Zahn eine Drehung der Kupplungsanordnung im Uhrzeigersinn und der Spindel zum Vorlaufen und Einstellen des Werkstückes bewirkt.

Im folgenden wird nun der Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.

In den Figuren 1 und 5 ist die Stellung der beweglichen Elemente des Werkzeuges gezeigt, wenn sich das Werkzeug in der Ruhe-

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Stellung befindet, d. h. vor dem Aufbringen des Werkzeuges auf ein Werkstück, insbesondere ein mit Gewinde versehenes Befestigungsteil, zum Eindrehen oder Hochlaufen desselben. Es sei bemerkt, daß das Ventil 82 sich auf seinem Sitz befindet und daß der Sperrstift 50 in Eingriff mit dem Kopfteil 30 des Sperrstiftes 28 ist ebenso wie mit dem Teil 74 geringeren Durchmessers des Rücksetzstiftes 72.

Wenn der Bedienungsmann das Werkzeug auf ein (nicht gezeigtes) Werkstück bringt, nehmen die beweglichen Elemente die in Figur 2 veranschaulichten Relativpositionen an. In dieser Position sieht man, daß die Antriebsspindel 52 nach hinten bewegt worden ist, wobei eine ähnliche Bewegung der Kupplungsanordnung 15 aufgrund ihrer betrieblichen Verbindung veranlaßt ist. Während dieser Bewegung tritt der Sperrstift 50 mit dem Stab oder der Stange 46 in Eingriff, und letztere tritt mit der Stößelstange 88 in Eingriff, so daß sich das Ventil 82 vom Sitz abhebt und die Feder 84 zusammendrückt. Das pneumatische Druckmedium kann also in den Werkzeugmotor strömen und zu dessen Tätigkeit führen sowie zur Drehung der Kupplungsanordnung und der Spindel zum Hochdrehen des Befestigungsteils. Während dieser Tätigkeit hält die Kraft der Feder 66 die Kugeln 62 in den Klauen- bzw. Backentaschen, wie man in Figur 6 sieht, wodurch die Drehbewegung auf die Spindel 52 übertragen wird.

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Wenn das auf das Befestigungsteil aufgebrachte Drehmoment die voreingestellte Kompressionskraft der Feder 66 überschreitet, werden die Kugeln aus einer Tasche in die nächste keilartig herausgezwängt. Hierbei wird das Ende des Sperrstiftes 28 ergriffen, sobald eine Kugel auf der zugeordneten Kugelrampe 26 (Figur 7) hochrollt, wodurch die Rückwärtsbewegung des Sperrstiftes hervorgerufen wird. Durch diese Bewegung des Sperrstiftes kommt das Ende des Sperrstiftes 50 vom Eingriff mit dem Kopfteil 30 des Sperrstiftes 28 frei. Die Kraft der Feder 84, die auf die Stößelstange 88 wirkt, veranlaßt, daß letztere die Stange 46 so bewegt, daß die Nocke den Sperrstift keilartig nach oben in Eingriff mit dem Teil 32 des Sperrstiftes 28 zwängt. Die Stange 46, die vom Rückhalteeingriff mit dem Sperrstift 50 frei ist, bewegt sich nach vorn, was zu einer weiteren Vorwärtsbewegung der Stößelstange 88 führt, und das Ventil 82 kann dadurch auf seinen Sitz kommen und eine weitere Strömung pneumatischen Mediums abschalten. Der Werkzeugbetrieb ist dann beendet und das Aufsetzen auf das Werkstück ist beendet.

Wenn der Bedienungsmann das Werkzeug vom Werkstück abnimmt, bewegt die Feder 76 die Anordnung mit Spindel und Kupplung nach vorn im Kupplungsgehäuse relativ zu den Stifen 74 und Wenn diese Bewegung für den Stift 50 ausreicht, um den Stift 46 freizugeben, zwängt die Feder 36 den Stift 50 nach unten keilartig in Eingriff, wobei das Stiftteil 74 verringerten Durchmessers zurückgestellt wird, und die bewegbaren Elemente

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kehren in die Außerbetriebsstellung des Werkzeuges (Figur 1) zurück. Das Werkzeug ist jetzt für den Beginn eines weiteren Arbeitsbetriebes vorbereitet.

Zwar ist eine besondere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und im einzelnen beschrieben, es versteht sich aber ausdrücklich, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Verschiedene Veränderungen hinsichtlich Form, Gestaltung und Anordnung der Teile können vorgenommen werden, ohne daß man den Gedanken der Erfindung dabei verläßt.

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Leerseite

Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath τ Dr. Dieter Weber DipL-Phys. Klaus Seiffert PATENTANWÄLTE D —62 WIESBADEN1 25.11.1977 Gmtiv-Frcyug-StraSi B « 1061«) J7«7» Tdegnmaudressei WILLPATENT Talax: 4-186 247 File 2546 Chicago Pneumatic Tool Company, 6 East 44th Street, New York, N. Y. / U S A Druckluftschrauber mit drehmomentabhängiger Abschaltung Priorität; 9. März 1977 in USA, Serial-No. 775 766 Patentansprüche

1.) Druckluftschrauber mit einem Motorgehäuse, einem an diesem angebrachten Kupplungsgehäuse, einem beweglichen Ventil zur Steuerung der Strömung des pneumatischen Fließmittels zum Motorgehäuse für den Betrieb des darin befindlichen Drehmotors, einer Stößelstange zum Abheben des Ventils vom Sitz zur Ermöglichung des Stromes des pneumatischen FlieBmittels zum Motor, einer Ventilfeder,

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ORIGINAL INSPECTED

die so vorgespannt ist, daß sie zum Abschälten des Stromes des pneumatischen Fließmittels zum Motor hin das Ventil auf den Sitz bringt, mit einer Kupplung im Kupplungsgehäuse, die von dem Motor drehangetrieben wird, eine im Kupplungsgehäuse befindliche Spindel zur Aufnahme eines Werkzeugschneidschaftes, mit mehreren Kugeln zur Führung der Drehbewegung aus dem Kupplungsteil zur Spindel hin und mit einer Kugeldruckeinrichtung, welche die Kugeln in Eingriff mit dem Kupplungsteil zwingt, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Drehmoment abhängige Abschalteinrichtung für den Schrauber eine bewegliche Einrichtung (46, 62, 74) aufweist, die gleitbar in der Spindel (52) gelagert ist, eine Kompressions- oder Druckeinrichtung (76) aufweist, welche die bewegliche Einrichtung (46, 72, 74) in Eingriff mit der Stößelstange (88) zum Abheben vom Sitz des Ventils (82) vorspannt, ferner einen Sperr- bzw. Klinkenstift (28) aufweist, der in dem Kupplungsteil (16) angeordnet ist, eine zur Bewegung des Klinkenstiftes (28) in Eingriff durch eine der Kugeln (62) vorgespannte Feder (36) aufweist und einen Sperr- bzw. Verriegelungsstift (50) aufweist, der in dem Kupplungsteil (16) zwischen dem Klinkenstift (28) und der beweglichen Einrichtung (46, 72, 74) angeordnet ist, wobei der Verriegelungsstift (50) auf die Bewegung des Klinkstiftes (28) anspricht und die Bewegung von einer Kugel (62) veranlaßt ist, und zwar zur Freigabe oder Auslösung der beweglichen Einrichtung (46, 72,

74) für den Eingriff mit der Stößelstange (88), wobei das Ventil (82) sich auf dem Sitz befindet.

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2. Druckluftschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (16) und die Spindel (52) als eine Einheit in Richtung des Motorgehäuses (12) dann bewegbar sind, wenn das Ende der Spindel (52) gegen ein Werkstück gedrückt wird.

3. Druckluftschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (16) Kugeltaschen (60) hat, deren jede eine Kugelrampe (26) aufweist, mittels der eine Kugel (62) zum Verschieben oder Ausschwenken gezwungen wird, wenn ein bestimmter Drehwiderstand auf die Spindel (52) ausgeübt wird, und daß ein Ende des Klinkstiftes (28) derart angeordnet ist, daß es sich über die Rampe (26) der zugeordneten Kugeltasche (60) vor dem Abschalten des Werkzeugbetriebes hinaus erstreckt.

4. Druckluftschrauber nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkstift (28) einen Körper (32) hat, der mit dem Verriegelungsstift (50) in Eingriff bringbar ist, ferner einen vergrößerten Kopf (30) hat, der mit dem Körper (32) einstückig ausgebildet ist, und eine Nockenoberfläche (34) zwischen dem Körper (32) und dem Kopf (30) aufweist, wobei die Nockenoberfläche (34) derart ausgestaltet ist, daß der Verriegelungsstift (50) aus dem Eingriff mit dem Körper (32) nockenartig fortgezwängt wird.

5. Druckluftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einrichtung einen Rück-

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setzstift (74) mit einem Teil verminderten Durchmessers und eine zylindrische Stange (46) aufweist, die zwischen dem Rücksetzstift (74) und der Stößelstange (88) angeordnet ist, und daß das Teil (74) mit vermindertem Durchmesser für den Eingriff mit dem Verriegelungsstift (50) angeordnet ist.

6. Druckluftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (84) zur Bewegung der zylindrischen Stange (46) ausgestaltet ist derart, daß der Verriegelungsstift (50) veranlaßt wird, sich in Eingriff mit dem Körper (32) des Klinkstiftes (28) zu bewegen, wenn der Klinstift (28) in Abhängigkeit von der sich über das Ende desselben bewegenden Kugel (62) bewegt wird.

7. Druckluftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksetzstift (74) in Eingriff mit dem Verriegelungsstift (50) durch eine Kraft gehalten ist, die unter der Vorspannung der Ventilfeder (34) auf der zylindrischen Stange (46) gehalten ist.

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