DE2807677A1

DE2807677A1 - Hydraulisches schraubgeraet

Info

Publication number: DE2807677A1
Application number: DE19782807677
Authority: DE
Inventors: Karl Kinkel
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1979-08-30
Also published as: JPS54123800A; FR2418061A1; IT7920507A0; GB2015403A; US4300641A; BE873839A; DE2807677C3; DE2807677B2; IT1111833B; FR2418061B1; GB2015403B

Description

DEMAG Aktiengesellschaft «3 15. Februar 1978

Wolfgang-Reuter-Platz FMA 55 - C /Un.

4100 Duisburg 2807677

Hydraulisches Schraubgerät

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betriebenes Schraubgerät mit definiertem Anzugsmoment bzw. Anzugswinkel, dessen an einem Hydraulikmotor angeschlossene, mit einem Schrauberwerkzeug drehfest verbundene, innerhalb eines Zylinders gelagerte Schrauberwelle bis zu einer vorbestimmten, niedrigeren Drehmoment mit höherer Drehzahl angetrieben wird und nach dem Erreichen dieses Drehmoments ein weiteres Antriebselement selbsttätig zugeschaltet wird, das die Schrauberwelle über eine Drehbewegungs-übertragungsvorrichtung mit höherem Drehmoment und niedrigerer Drehzahl antreibt.

Die Montage von Schraubenverbindungen, insbesondere in der Serienfabrikation, muß sich handlicher, schneller und zuverlässiger Schrauberwerkzeuge bedienen. Infolge der dynamischen Einwirkungen auf die Verschraubungen stellen sich bei den Schrauberwerkzeugen Faktoren ein, die das Verschraubungsergebnis erheblich beeinflussen können. Nicht nur die zeitabhängige Anzugs charakteristik der Schrauber, sondern auch der Anzugswinkel (Gleitweg) bis zum Erreichen der Vorspannkräfte sind wichtige Kenngrößen.

Es sind druckmittelangetriebene Schrauber bekannt (DT-OS 2 213 549), mit denen die Schrauben zunächst zweistufig mit einem einstellbaren Vordrehmoment angezogen und dann zusätzlich um einen einstellbaren Winkelbetrag verdreht werden.

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Innerhalb des Schraubergehäuses ist ein Zweistufendrehmotor angeordnet. Das drehbar angeordnete Gehäuse ist an einem weiteren Zusatzinotor angeschlossen, mit dessen Hilfe das Gehäuse um einstellbare Winkelbeträge verdrehbar ist. Der Zusatzmotor zum Verdrehen des Gehäuses ist entweder koaxial zu dem Hauptmotor oder tangential zum Gehäuse angeordnet.

Es ist weiterhin ein als Handgerät ausgeführter Schrauber bekannt (DT-OS 2 316 560) , der mit einem Druckfluidmotor ausgestattet ist. Die mit einem Schrauberwerkzeug drehfest verbundene Motorabtriebswelle wird über eine mit axialer Schaltbewegung lösbare überlastkupplung bis zu einem bestimmten Drehmoment angetrieben. Nach dem Erreichen dieses vorbestimmten Drehmoments erfolgt der Antrieb der Welle über ein Planetengetriebe und eine überholkupplung. Mit dem axial beweglichen Teil der Uberlastkuppluna ist ein Teil eines Kraftzylinders verbunden, der beim Lösen dieser Kupplung mit Druck beaufschlagt wird und die Kupplung in gelöster Stellung hält.

Bekannt ist weiterhin ein Schrauber, der einen mit unter Druck stehendem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Arbeitszylinder aufweist (DT-OS 2 508 971). Dieser Zylinder ist einerseits an einem Widerlager schwenkbar gelagert und andererseits wirkt er auf eine Segmentplatte, die auf einer Achse schwenkbar gelagert ist. Die Achse, die parallel und im Abstand zur Schwenkachse des Arbeitszylinders verläuft, ist über die Platte schrittweise drehbar. Der Arbeitszylinder ist mit Vorsprüngen versehen, die in in der Segmentplatte angeordnete Schlitze eingreifen. Die Segmentplatte und damit auch die Achse, mit der ein Steckschlüssel für die anzuziehende Verschraubung verbindbar ist, kann damit Schlitz für Schlitz durch den ein-, greifenden, durch den Arbeitszylinder bewegbaren Vorsprung weitergeschwenkt werden. Dieser Schrauber wird vor allem bei der Montage, Wartung und Reparatur großer Maschinen mit Schrauben großen Durchmessers eingesetzt.

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Die beschriebenen bekannten Schrauber weisen durchweg einen ziemlich komplizierten Aufbau auf, sind auch dementsprechend groß und aufwendig und - insbesondere bei kleineren Teilkreisen der Schrauben - als Mehrfachschrauber nicht brauchbar.

Schließlich ist aus der DT-OS 2 500 679 ein nit einem Hydraulikmotor angetriebener Schrauber üblicher Ausführung bekannt, bei dem das erforderliche Drehmoment mittels eines Druckbegrenzungsventil eingestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulischer» Schraubgerät der vorgenannten Art zu schaffen, das die aufgeführten Nachteile vermeidet und vielmehr einen vereinfachten, kompakten Aufbau aufweist. Die gedrungene Bauweise soll insbesondere den Einsatz als Mehrf achschraube r ermöglichen. Dabei soll das mit einem Eilgang ausgestattete Schraubgerät die genaue Anspannung von Schrauben bei vorgeaeboneir. Anzugsmoment und/oder Drehwinkcl gewährleisten. Schließlich soll das Gerät einen kleineren Energiebedarf aufweisen als dio bis jetzt bekannten Schrauber dieser Art.

Es sind zwar druckmittelbetätigte Drehantriebe bekannt (DT-AS 1 576 142), bei denen in einem Zylinder ein axial beweglicher, von beiden Seiten beaufschlagbarer Kolben angeordnet ist. An den beiden Stirnwänden des Kolbens sind Zapfen vorgesehen, an denen jeweils ein Gewinde angeordnet ist. Die beiden Gewinde weisen entgegengesetzten Windungssinn auf, wobei das eine Gewinde mit einem entsprechenden, im Zylinder vorgesehenen Innengewinde und das zweite Gewinde mit einem entsprechenden , am Abtriebszapfen angeordneten Gewinde zusammenwirkt. Dabei wird die Axialbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung des ibtriebszapfens umgewandelt. Der Antriebnzapfen dreht sich um den doppelten Drehwinkel, un den sich dor Kolben dreht. Für eine Drehung des Abtriebszapfens in beiden Drehrichtungen sind gleiche Kräfte notwendig.

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Dieser Drehantrieb kann jedoch für einen Schrauber nicht ohne v/eiteres verwendet werden, weil er nicht mit unterschiedlichen Drehzahlen und Drehmomenten arbeiten kann, die für die einzelnen Phasen des Anziehens von Schrauben erforderlich sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Mit 1 ist ein zylindrischen Schraubergehäuse bezeichnet, auf dessen Stirnfläche ein Hydraulikmotor 2 i"it Arbeitsmittel an-Schlüssen 32, 33 befestigt ist. Die Abtriebsvelle 3 des Hydraulikmotors 2, der ein kleines Drehnorcent und hohe Drehzahlen aufweist, ist mit einer in Gehäuseraun gelagerten Schrnuborwelle 4 gekuppelt. Auf der bchrauberwelle 4, nahe ihren werkzeugseitigen Ende, ist cm 3und 5 r.iit einer. Freilauf, z.B. einer Klinksperre 6, angeordnet. Der Schaft 7 der .Schrauberwelle 4 ist im unteren, werkzeugsaitigen Teil des Gehäuses 1 drehbar geführt. Am Austrittsende des Schaftes 7 ist ein Vierkant 8 zur Aufnahme von Steckschlüsseln angeordnet.

Die Schrauberwelle 4 ist; von einer Hohlwelle 9 mit Abstand umgeben, die ίτι Gehäuse 1 an den Lager 3 te Ilen 11, 12 drehbar gelagert ist. Die Hohlwelle 9 ist an ihrem abtriebs3eitigen Knde mit einem ringförmigen Bund 13 vorsehen, der über den Freilauf bzw. Klinksuorro 6 nit dor Schrauberwolle 4 über den 3und 5 in Verbindung steht. Die Hohlwelle 9 ist in dere oberen, dem Hydraulikmotor 2 zugewandten 3ereich, etwa über die halbe Länge der Hohlwelle, mit einem linksgängigen Stoilgewinde 10 versehen. Die Hohlwelle 9 ist wiederum von einem Ringkolben 17 umschlossen. Dor Ringkolbon 17 hat einen sich axial erstreckenden, hohlzylindrischen, die Schrauberwelle 4 bzw. die Hohlwelle 9 umgebenden Kolbenansatz 14. Der ningkolben 17 ist zum einen an dem Schaft 18 der Hohlwelle 9 und zum anderen ir.it seiner zylindrischen Oberfläche an der Innenseite des Zylinders 1, im Bereich einer an der Zylinderinnenseite vorgesehenen Aussparung 19, dichtend geführt.

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BAD ORIGINAL

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Der Kolbenansatz 14 ist auf der Innenseite mit einem Innensteilgewinde 15, passend zum Steilgewinde 1O, und einem rechtsgängigen Außensteilgewinde 16 versehen. Das Steilgewinde 16 greift mit dem im oberen Teil des Zylindern 1 vorgesehenen Innensteilgewinde 20 ein. Naturgemäß ist das Innenstei!gewinde 20 zum Außensteilgewinde 16 des Ringkolbens 14 passend ausgeführt.

Der Kolben 17 arbeitet im Zylinderraum 25, der sich über die Länge der Aussparung 19 erstreckt. Am Boden des Zylinderraumes 25 ist eine Hubbegrenzungsvorrichtung angeordnet, die auch noch zur Einstellung des Drehwinkels dient. Diese Begrenzungsvorrichtung besteht au9 einer Ventilführung 21, die parallel zur Schrauberwellenachse 4 anaeordnet ist. Die Ventilführung ist mit einem Ventilsits 22 versehen und steht mit einem ArbeitsmittelanschIuß 2 3 in Verbindung. Somit ist der Zylinderraum 25 über die Ventilführung 21 mit dein Anschluß verbindbar. In der Ventilführung 21 ist ein Ventilkolben 24 mit einem zum Ventilsitz 22 passenden Tiegel axial bev/eclich angeordnet. Durch eine zwischen dem Boden der Ventil führung 21 und der unteren Stirnseite des Kolbens 24 angeordnete Feder 28 wird der Ventilkolben nach oben hin gehalten, wobei der Hub durch einen Stift 27 begrenzt und zugleich gegen Verdrehung gesichert wird, so daß in dieser Lage der Ventilsitz 22 frei ist und der Zylinderraum 25 mit der Arbeitsmittelleitung 44 verbunden. Im Ventilkolben 24 ist eine Gewindespindel 29 an geordnet, auf der ein Druckstück 30 mit einer Feder 31 sitzt. Durch das Verstellen der Gewindespindel 29 von außen her wird die Begrenzung des Hubes bzw. der Drehwinkel eingestellt.

In dem obersten, dem Hydraulikmotor 2 zugewandten Teil des Zylinders ist ein weiterer ringförmiger Zylinderraum 35 angeordnet, der an der Anschlußstelle 34 über eine Leitung 47 an den Arbeitsraitte!kreislauf angeschlossen ist»

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Der Hydraulikmotor 2 i3t einerseits an der Anschlußstelle 33 mit einer Pumpe 40 über Arbeitsmittelleitunaen 4 8 bzw. 46, andererseits an der Anschlußstolle 32 über die Arbeitsmittelleitung 45 mit einen drucklosen Behälter "erbunden. Der obere ringförmige Zylinderraum 35 ist über die Leitung 4 7 und ein als Zuschalteventil dienendes 4/2-Wegeventil 36 und die Leitung 48 bzw. 45 entweder ndt der Punne 40 oder nit dem Behälter 42 verbindbar. Das 4/2-Wsgeventil 36 ist an einer Steizerleitung 43 angeschlossen, die von der Leitung 46 abgezweigt ist. Der untere Zylinderraum 25 ist über eins Leitung 44, das Zuschal te ventil 36 und die Leitung 4 8 bzw. 45 entweder mit der Punpe 40 oder mit dem Behälter 42 verbindbar. In der Druckleitung 48 bzw. 46 ist ein weiteres 4/2-Wegeventil 37 angeordnet, das zum An- bzw. Abschalten des Schriiubgerätes dient.

Die Arbeitsweise des Schraubgerätes ist wie folgt:

Das von der Pumpe 40 geförderte Arbeitsmittel wird nach dem Umschalten des Wegeventiles 37 in die P.ückwärts stellung über die Arbeitsmittelleitung 46 zum Hydraulikmotor 2 geleitet. Da3 vom Hydraulikmotor 2 abfließende Arbeitsmittel wird über die Leitung 45 in den drucklosen Behälter 42 geführt. Gleichzeitig ,gelangt das Druckmittel über da3 in die Vorwärtsstellung geschaltete 4/2-Wegeventil 36 und die Leitung 44, vorbei am Ventilsitz 22, in den Ringraum 25, beaufschlagt die abtriebsseitige Fläche des Kolbens 17 und hält ihn somit in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Der Hydraulikmotor 2 mit kleinem Drehmoment und hoher Drehzahl droht nun mit seiner Antriebswelle 3 die Schrauberwalle 4. Der Freilauf 8 ist offen. Die Schraube bzw. die Mutter wird schnell mit geringem Drehmoment ein-, bzw. aufgeschraubt, bis das Moment des Hydraulikmotors 2 nicht mehr ausreicht. In diesem Augenblick wird infolge des ansteigenden Druckes des Arbeitsmittels das Zuschalteventil 36, dessen Unschaltdruck einstellbar ist, über die

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Leitung 47 in den Ringraun 35 geleitet. Der Kolben 14 bewegt sich hierbei abwärts« Das Druckmittel pus dem Ringraum 25 gelangt ara Ventilsitz 22 vorbei über die Leitung 44, das Zuschalteventil 36 und die Leitung 45 in den Behälter 42. Der Ringkolben 14 fährt nach unten, setzt durch das Steilgevinde 1O„ 15, 16, 20 die Hohlwelle 9 in Drehung und diese nirrant über dan ringförmigen Bund 13, den gesperrten Freilauf 6 und den Bund 5 die Schraubenwelle 4 auf.

Die Schraube bzw. Mutter wird nun mit einem bestimmbaren An~ ziehdrehmoment, entsprechend der Einstellung an Druckbegrenzungsventil 38, angezogen. Der eingestellte Druck ist am Manometer 41 ablesbar.

Soll ein bestimmter Anzugswinkel eingehalten werden, wird der Hub des Ringkolbens 14 und darrdt die Drehung der Hohlwelle 9 bzw. der Schraubenwelle 4 durch die Hubbegrenzung?»vorrichtung 21, 22, 24, 26, 27, 28, 29, 3o, 31 einstellbar begrenzt.

Tritt der Kolben 17 auf das Druckstück 3O der Hubbegrenzungsvorrichtung, wird der Ventilkolben 24 gegen die Feder 2 8 über die Feder 31 und die Gewindespindel 2 9 nach unten geschoben, bis der Kegel 26 im Ventilsitz 22 aufsitzt und so den weiteren Abfluß des Druckmittels aus dein Pingraura 25 absperrt. Somit wird der Hub des Ringkolbens 14 hydraulisch begrenzt, gleich=- zeitig naturgemäß auch der Dr'ehwinVol der Schrauberwolle 4. Die jeweilige Einstellung des Anzugswinkels erfolgt durch die Gewindespindel 29.

Nach den Anziehen der Schraube wird das 4/2-Wogevcntil 37 in die Vorwärtsstellung geschaltet, sn daß das Arbeitsmittel von der Puirtoe 40 - falls diese nicht abgeschaltet wird - über die Leitung 45 in den Behälter 42 fließt.

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Zur Aufnahme des Peaktionsmomentes, insbesondere beim Einsatz des Werkzeuges als Einzelschrauber, 1st ein drehfest rait dem Cohäuse 1 verbundenes Widerlager 39 voraesehen. ^worien mehrere SchraubgerSte als '-lehrfachschrauber zusamire^rr^faRt (z.B. für Autoräder) , entfällt das Widerlager, da die ReaVtions}-r?ifte durch die nächsten Schrauben bzw. Muttern aufcrenomren werden.

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Claims

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Patentansprüche

Hydraulisch betriebener Schrauber mit definiertem Anzugsmoment bzw. Anzugswinkel, dessen an einem Hydraulikmotor angeschlossene, mit einem Sch raube rwerk zeug drehfest verbundene, innerhalb eines Zylinders gelagerte Schrauberwelle bis zu einem vorbestimmten, niedrigeren Drehmonent mit höherer Drehzahl angetrieben wird und nach den Erreichen dieses Drehnoments ein weiteres Antriebselerrent selbsttätig zugeschaltet wird, das die Schraubenwelle über eine Drehbewegungs-Ubertrcigungsvorrichtung mit höheren Hrehromcnt und niedrigerer Drehzahl antreibt, dadurch gekennzeichnet,

daß das nach den Erreichen c-es vorbestirrten Prehnoments zu3chaltbare Antriohse lernen t ein an sich bekannter, axial beaufschlagbarer, zur Umwandlung der translaLorischen in drehende Bewegung ausgestalteter Kolben (17) lot, der im Zylinder- (1) derart angeordnet ist, daß er die Schrauberwelle (4) koaxial umgibt und nit dieser zu- und abschaltbar verbunden ist.
2. Schrauber nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der ringförmig ausgebildete Kolben (17) einen sich axial erstreckenden, hohlzylindrischen, die Schrauberwelle (4) umgebenden Kolbenansatz (14) hat, der :nit einem Außengewinde (16) versehen ist, welches nvLt einem an der Innenwand dos Zylinders (1) vorgesehenen Gewinde (20) zus amr^e η >./ L rk t.

q ρ ^ P_- / η 1 B

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3. Schrauber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch qekenn ze i chne t,

daß im Zylinder (1) zwischen der Schrauberwelle; (4) und den Kolben (17) eine koaxial zu diesem und aegenüber der Zylinderwand abgedichtete, mit der Schrauberwelle (4) verbindbare Hohlwelle (9) drehbar, jedoch axial unbewegbar angeordnet ist, die antriebsseitig mit einem Auflengewinde (10) versehen ist, welches mit einem an der Innenwand des Kolbenansatzes (14) vorgesehenen Gewinde (15) zus airmen wi rk t.
4. Schrauber nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die am Kolbenansatz (14), an der Innenwand dos Zylinders (1) sowie an der Hohlwelle (9) vorgesehenen Gewinde (2O, 15, 16, 10) steil ausgeführt sind.
5. Schrauber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzei chnet,

daß am Boden des Zylinders (1) ein Ventil vorgesehen ist, über das der Arbeitsraum (25) mit der Arbeitsmittelleitunfj (44) verbindbar ist und welches aus einen» achsparallel zum Kolben (17) angeordneten, in einer im Zylinderboden vorgesehenen Führung (21) axial bewegbaren, durch eine entgegen dem im Arbeitsraum (25) herrschenden Druck des Arbeitsmittels wirkende Feder (28) gehaltenen Ventilkolben (24) besteht, der am dem Arbeitsraum (25) zugewandten Ende mit einem Kegel (26) versehen ist, welcher zum am Zylinderboden angeordneten Ventilsitz (22) paßt, wobei durch den Kolben (24) eine axial verstellbare, in der eingestellten Lage feststellbare, den Kegel (26) überragende Gewindespindel (29) hindurchgeführt i3t, die am dem Arbeitsraum (25) zugewandten Ende mit einem in den Arbeitsraum (25) hineinragenden Anschlag (30) versehen ist.