DE2807677B2

DE2807677B2 - Hydraulisches Schraubgerät

Info

Publication number: DE2807677B2
Application number: DE2807677A
Authority: DE
Inventors: Karl 6230 Frankfurt Kinkel
Original assignee: Mannesmann Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2807677A1; JPS54123800A; GB2015403A; BE873839A; FR2418061A1; FR2418061B1; IT7920507A0; GB2015403B; US4300641A; IT1111833B; DE2807677C3

Description

2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am hnhlzylindrischen Schaft (14), an der Innenwand des Schraub« -gehäuses (1) sowie an dem rohrförmigen Teil (Hohlwelle 9) vorgesehenen Gewinde (20,15,16,10) steil ausgeführt sind.

3. Schrauber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Boden des Schraubergehäuses (1) angeordnete Hubbegrenzungsvorrichtung (50) ein Ventil aufweist, über das der Arbeitsraum (25) mit der Arbeitsmittelleitung (44) verbindbar ist, und welches aus einein achsparallel zum Arbeitskolben (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 ist, die am dem Arbeitsraum (25) zugewandten Ende mit einem in den Arbeitsraum (25) hineinragenden Anschlag (30) versehen ist.

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Schrauber mit einem Rotationsmotor für mindestens eine Einschraubstufe und einem gleichachsig zu diesem angeordneten Drehwinkelmotor mit geradlinigem Abtrieb, der über Mantelkurven, einen rohrförmigen Teil und einen Freilauf mit der Schrauberwelle verbunden ist, wobei der Freilauf so angeordnet ist, daß er in seiner Freilaufstellung die Drehbewegung des Rotationsmotors über die drehfest mit ihm verbundene Schrauberwelje und in seiner gesperrten Stellung die Drehwinkelbewegung auf die Schrauberwelle überträgt
Die Montage von Schraubenverbindungen, insbesondere in der Serienfabrikation, muß sich handlicher, schneller und zuverlässiger Schraubwerkzeuge bedienen. Infolge der dynamischen Einwirkungen auf die Verschraubungen stellen sich bei den Schraubwerkzeugen Faktoren ein, die das Verschraubungsergebnis erheblich beeinflussen können. Nicht nur die zeitabhängige Anzugscharakteristik der Schrauber, sondern auch der Anzugswinkel (Gleitweg) bis zum Erreichen der Vorspannkräfte sind wichtige Kenngrößen.

Es sind druckmittelangetriebene Schrauber der im Abs. 1 beschriebenen Art bekannt (vgl. US-PS 34 38 451), mit denen die Schrauben bzw. Muttern zunächst mit einem kleineren Drehmoment aufgeschraubt und dann zusätzlich mit einem größeren Drehmoment angezogen werden. Der Schrauber enthält im oberen Teii des Gehäuses einen mit einem Rotationsmotor gleichachsig angeordneten Drehwinkelmotor mit geradlinigem Abtrieb, während im unteren Teil des Gehäuses ein Rotationsmotor für die erste Einschraubstufe angeordnet ist. Der Rotationsmotor ist mit der Schrauberwelle fest verbunden, während der Drehwinkelmotor an die Schrauberwelle über Mantelkurven, einen rohrförmigen Teil und einen Freilauf angeschlossen ist. Die Drehbewegung des Rotationsmotors wird in Freilaufstellung über die drehfest mit dem Motor verbundene Schrauberwelle übertragen. Die Übertragung der Drehbewegung vom Drehwinkelmotor auf die Schrauberwelle erfolgt in gesperrter Stellung des Freilaufs.

Der Schrauber arbeitet wie folgt: Die Schrauberwelle wird vorerst durch den Rotationsmotor angetrieben. Wenn das Moment dieses Motors nicht mehr ausreicht, tritt der Drehwinkelmotor in Tätigkeit, und die Schraube bzw. Mutter wird nut einem höheren Drehmoment angezogen.

Der Aufbau dieses Gerätes ist kompliziert, vor allem dadurch, daß zwei Druckmittelmotoren, nämlich ein Rotationsmotor und ein Drehwinkelmotor, vorgesehen sein müssen.

Die beiden Motore sind gleichzeitig in Betrieb, wodurch ein höherer Energiebedarf erforderlich ist. Das Gehäuse führt ständig eine Rotationsbewegung durch, so daß die Handhabung des Gerätes erschwert ist, insbesondere beim Einsatz als Mehrfachschrauber.

Hinzu kommt noch, daß das Gerät entsprechend seinem komplizierten Aufbau schwer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Schraubgerät dieser Art zu schaffen, das die aufgeführten Nachteile vermeidet und einen vereinfachten, kompakten Aufbau aufweist. Dabei soll das mit einem Eilgang ausgestattete Schraubgerät besser an die Schrauben — bei vorgegebenem Anzugsmoment und/oder Drehwinkel — angepaßt werden können. Schließlich soll das Gerät einen kleineren Energiebedarf aufweisen als die bis jetzt bekannten Schrauber dieser Art. Die gedrungene Bauweise soll auch den Einsatz als Mehrfachschrauber ermöglichen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) das Schraubergehäuse ist drehfest in einem Widerlager gelagert;

b) das Schraubergehäuse ist als Arbeitszylinder für

den Arbeitskolben des Drehwinkelmotors ausgebildet;

c) der Arbeitskolben weist einen mit Innen- und Außengewinde versehenen hohlzylindrischen Schaft auf, dessen Außengewinde mit einem Gewinde des Schraubergehäuses und dessen Innengewinde mit einem Außengewinde eines drehbar im Schraubergehäuse gelagerten rohrförmigen Teües in Eingriff steht und

d) eine Hubbegrenzurigseinrichtung zum Einstellen des Drehwinkels ist vorgesehen.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die um hohlzylindrischen Schaft, an der Innenwand des Schraubergehäuses sowie an dem rohrförmigen Teil (Hohlwelle) vorgesehenen Gewinde steil ausgeführt

Bei einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist die vorgesehene Hubbegrenzungsvorrichtung ein Ventil auf, über das der Arbeitsraum mit der ArbeitsmitteUeitiing verbindbar ist und welches aus einem achsparallel zum Arbeitskolben angeordneten, in einer im Zylinderboden vorgesehenen Führung axial bewegbaren, durch eine entgegen dem im Arbeitsraum herrschenden Druck des Arbeitsmittels wirkende Feder gehaltenen Ventilkolben besteht, der am dem Arbeitsraum zugewandten Ende mit einem Kegel versehen ist, welcher zum am Zylinderboden angeordneten Ventilsitz paßt, wobei durch den Kolben eine axial verstellbare, in der eingestellten Lage feststellbare, den Kegel überragende Gewindespindel hindurchgeführt ist, die am dem Arbeitsraum zugewandten Ende mit einem in den Arbeitsraum hineinragenden Anschlag verschen ist.

Der erfindungsgemäße Schrauber ist in seinem Aufbau einfacher als die bis jetzt bekannten Geräte. Insbesondere die Anordnung des Schraubergehäuses und des Arbeitskolbens ermöglichen eine kompakte Bauweise des Schraubers. Durch die vorgesehene Hubbegrenzungsvorrichtung kann ein genauer Drehwinkel eingestellt werden. Das Gerät ist entsprechend seinem vereinfachten Aufbau leichter und handlicher und weist einen kleineren Energiebedarf auf.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachfolgend anhand dieser Zeichnung beschrieben wird.

Der erPndungsgimäße Schraubt- ist im Axialschnitt gezeichnet.

Mit 1 isi ein zylindrisches Schraubergehäuse bezeich net, auf dessen Stirnfläche ein druckmittelangetriebener Rotationsmotor 2 mit .^Arbeilsmittelanschlüssen 32, 33 befestigt ist. Das Schraubergehäuse 1 ist mit einem Widerlager 3a fest verbunden. Die Arbeitswelle 3 des Rotationsmotors 2, der ein kleines Drehmoment und hohe Drehzahlen aufweist, ist mit einer im Gehäuseraum gelagerten Jchrauberwelle 4 gekuppelt. Auf der Schrauberwelle 4, nahe ihrem werkzeugseitigen Ende, ist ein Bund 5 mit einem Freilauf, z. B. einer Klinksperre 6, angeordnet. Der Schaft 7 der Schrauberwelle 4 ist im unteren, werkzeugsciligen Teil des Schraubergehäuses 1 drehbar geführt. Am Austrittsende des Schaftes 7 ist ein Vierkant 8 zur Aufnahme von Steckschlüsseln angeordnet.

Die Schrauberwelle 4 ist von einem rohrförmigen Teil (ggf. Hohlwelle) 9 mit Abstand umgeben, die im Schraubergehäuse 1 an den Lagerstellen 11,12 drehbar gelagert ist. Die Hohlwelle 9 ist an ihrem abtriebsseitigen Ende mit einem ringförmigen Bund 13 versehen, der über den Freilauf bzw. Klinksperre 6 mit der Schrauberwelle 4 über den Bund 5 in Verbindung steht.

Die Hohlwelle 9 ist in dem oberen, dem Rotationsmotor 2 zugewandten Bereich, etwa über die halbe Länge der Hohlwelle, mit einem linksgängigen Außengewinde 10 versehen. Die Hohlwelle 9 ist wiederum von einem Arbeitskolben 17 umschlossen. Der Arbeitskolben 17 hat einen sich axial erstreckenden, hohlzylindrischen, die Schrauberwelle 4 bzw. die Hohlwelle 9 umgebenden hohlzylindrischen Schaft 14. Der Arbeitskolben 17 ist zum einen an dem Schaft 18 der Hohlwelle 9 und zum

ίο anderen mit seiner zylindrischen Oberfläche an der Innenseite des zylindrischen Gehäuses 1, mit Bereich einer an der Zylinderinnenseite vorgesehenen Aussparung 19, dichtend geführt

Der hohlzylindrische Schaft 14 ist auf der Innenseite mit einem Innensteilgewinde 15, passend zum Außengewinde 10, und einem rechtsgängigen AuBensteilgewinde 16 versehen. Das Außengewinde IS greift mit dem im oberen Teil des Zylinders 1 vorgesehenen Gewinde 20 des Schraubergehäuses ein. Naturgemäß ist das Gewinde 20 zum Außensteilgewin'...; 16 des hohlzylindnSChcii SCiiältcS It päSScnu auSgciÜiif*.

Der Arbeitskolben 17 arbeitet im Zylinderraum 25, der sich über die Länge der Aussparung 19 erstreckt. Am Boden des Zylinderraumes 25 ist eine Hubbegrenzungsvorrichtung 50 angeordnet, die auch noch zur Einstellung des Drehwinkels dient. Diese Begrenzungsvorrichtung 50 besteht aus einer Ventilführung 21, die parallel zur Achse der Schrauberwelle 4 angeordnet ist. Die Ventilführung 21 ist mit einem Ventilsitz 22 versehen und steht mit einem Arbeitsmittelanschluß 23 in Verbindung. Somit ist der Zylinderraum 25 über die Ventilführung 21 mit dem Anschluß 23 verbindbar. In der Ventilführung 21 ist ein Ventilkolben 24 mit einem zum Ventilsitz 22 passenden Kegel axial beweglich angeordnet. Durch eine zwischen dem Boden der Ventilführung 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 de Zylinderraum 25 mit der Arbeitsmittelleitung 44 verbunden. Im Ventilkolben 24 ist eine Gewindespindel 29 angeordnet, auf der ein Drucksack 30 mit einer Feder 31 sitzt. Durch das Verstellen der Gewindespindel 29 von außen her wird die Begrenzung des HuDes bzw. der Drehwinkel eingestellt.

In dem obersten, dem Rotationsmotor 2 zugewandten Teil des Zylinders ist ein weiterer ringförmiger Zylinderraum 35 angeordnet, der an der Anschlußstelle 34 über eine Leitung 47 an den Arbeitsmittelkreislaui angeschlossen ist.

Der Rotationsmotor 2 ist einerseits an der Anschlußstcllr 33 mit einer Pumpe 40 über Arbeitsmittelleitungen 48 bzw. 46, andererseits an der Anschlußstelle 32 über die Arbeitsmittel! ;itung 45 mit einem drucklosen Behälter verbunden. Der obere ringföimige Zylinder raum 35 ist über die Leitung 47 und ein als Zuschalteventil dienendes 4/2-WegcventiI 36 und die Leitung 48 bzw. 4j entweder mit der Pumpe 40 oder mit dem Behälter 42 verbindbar. Das 4/2-Wegeventil 36 ist an einer Steuerleitung 43 angeschlossen, die von der Leitung 46 abgezweigt ist. Der untere Zvlinderraum 25 ist über eine Leitung 44, das Zuschalteventil 36 und die Leitung 48 bzw. 45 entweder mit der Pumpe 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 Schraubgerätes dient. Die Arbeitsweise des Schraubgerätes ist wie folgt:

Das von der Pumpe 40 geförderte Arbeitsmittel wird nach dem Umschalten des Wegeventils 37 in die Rückwärtsstellung über die Arbeitsmittelleitung 46 zum Rotationsmotor 2 geleitet. Das vom Motor 2 abfließende Arbeitsmittel wird über die Leitung 45 in den drucklosen Behälter 42 geführt. Gleichzeitig gelangt das Druckmittel über das 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 Arbeitskolbens 17 und hall ihn somit in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Der Rotationsmotor 2 mit kleinem Drehmoment und hoher Drehzahl dreht nun mit seiner Antriebswelle 4 die Schrauberwelle 4. Der Freilauf 8 ist offen. Die Schraube bzw. Mutter wird schnell mit geringem Drehmoment ein- bzw. aufgeschraubt, bis das Moment des Rotationsmotors 2 nicht mehr ausreicht. In diesem Augenblick wird infuige des ansteigenden Diuc'hcm iie-S ArbciiSiViiitels das Zuschalteventil 36. dessen Umschaltdruck einstellbar ist. über die Leitung 47 in den Ringraum 35 geleitet. Der hohlzylindrische Schaft 14 bewegt sich hierbei aufwärts. Das Druckmittel aus dem Ringraum 25 gelangt am Ventilsitz 22 vorbei über die Leitung 44. das Zuschaltventil 36 und die Leitung 45 in den Behälter 42. Der hohlzylindrische Schaft 14 fährt nach unten, setzt durch das Außengewinde 10, 15, 16, 20, das rohrförmige Teil (Hohlwelle) 9 in Drehung und diese nimmt über den ringförmigen Bund 13 den gesperrten Freilauf 6 und den

Bund 5 die Schrauberwelle 4 auf. Die Schraube bzw. Mutter wird nun mit einem

bestimmbaren Anziehdrehmoment, entsprechend der Einstellung am Druckbegrenzungsventil 38, angezogen.

Der eingestellte Druck ist am Manometer 41 ablesbar. Soll ein bestimmter Anzugswinkel eingehalten

werden, wird der Hub des hohlzylindrischen Schaftes 14

und damit die Drehung der Hohlwelle 9 bzw. der ίο Schrauberwelle 4 durch die llubbcgrenzungsvorrich-

tung 50 einstellbar begrenzt.
Tritt der Arbeitskolben 17 auf das Druckstück 30 der

Hubbegrenzungsvorrichluiig 50. wird der Ventilkolbcn 24 gegen die Feder 28 über die Feder 31 und die Gewindespindel 29 nach unten geschoben, bis der Kegel 26 im Ventilsitz 22 aufsitzt und so den weiteren Abfluß des Druckmittels aus dem Ringraum 25 absperrt. Somit

hydraulisch begrenzt, gleichzeitig naturgemäß auch der Drehwinkcl der Schraiibcrwelle 4. Die jeweilige Einstellung des Anzugswinkels erfolgt durch die Gewindespindel 29.

Nach dem Anziehen der Schraube wird das

4/2-Wegeventil 37 in die Vorwärtsstellung geschaltet, so 2ϊ daß da.s Arbeitsmittel von der Pumpe 40 — falls diese nicht abgeschaltet wird — über die Leitung 45 in den Behäl' .r 42 fließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigter Schrauber mit einem Rotationsmotor für mindestens eine EinschraubstuFe und einem gleichachsig zu diesem angeordneten Drehwinkelmotor mit geradlinigem Abtrieb, der über Mantelkurven, einen rohrförmigen Teil und einen Freilauf mit der Schrauberwelle verbunden ist, wobei der Freilauf so angeordnet ist, daß er in seiner Freilaufstellung die Drehbewegung des Rotationsmotors über die drehfest mit ihm verbundene Schrauberwelle und in seiner gesperrten Stellung die Drehwinkelbewegung auf die Schrauberwelle überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Schraubergehäuse (1) drehfest in einem Widerlager (39) gelagert ist;

b) das Schraubergehäuse (1) als Arbeitszylinder für de? Arbeitskolben (17) des Drehwinkelmotors (S, 17) ausgebildet ist:

c) der Arbeitskolben (17) einen mit Innen- und Außengewinde (15, 16) versehenen hohlzylindrischen Schaft (14) aufweist, dessen Außengewinde (16) mit einem Gewinde (20) des Schraubergehäuses und dessen Innengewinde (15) mit einem Außengewinde (10) eines drehbar im Schraubergehäuse gelagerten rohrförmigen Teiles (9) in Eingriff steht und

d) eine Hubbegrenzungseinrichtung (50) zum Einstellen des Drehwinkels vorgesehen ist.