DE2850077A1

DE2850077A1 - Schrauber mit zwei geschwindigkeiten

Info

Publication number: DE2850077A1
Application number: DE19782850077
Authority: DE
Inventors: William Keith Wallace
Original assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Current assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-11-18
Publication date: 1979-05-23
Also published as: JPS5481599A; GB2008456A; DE7834405U1; SE441989B; SE7811858L; IT7829494A0; AU521359B2; US4147219A; CA1090215A; FR2409133A1; AU4070178A; FR2409133B1; GB2008456B; JPS5828077B2; IT1100695B

Description

Schrauber mit zwei Geschwindigkeiten

Die vorliegende Erfindung beinhaltet in erster Linie betriebliche Merkmale derjenigen Werkzeuge, die in den US-Patentschriften 3 507 173 (21. April 197O)und 3 584 694 (15. Juni 1971) beschrieben sind. Zusätzlich betrifft die Erfindung aber den Aufbau und Betrieb betreffende neue Merkmale.

Bei den neuen konstruktiven und betrieblichen Merkmalen gemäß der Erfindung handelt es sich zusammengefaßt etwa um folgende:

1. Die Welle, welche das Doppelantriebsplanetengetriebe mit dem Ausgangsgetriebe verbindet, geht nicht durch die Mitte des Rotors des Hauptmotors hindurch. Folglich kann der Rotor einen verminderten Durchmesser haben, weil die Schaufeln bzw. Lamellen sich weiter in die Rotorachse hinein erstrecken können, weil dieser Raum nicht von einer Rotorwelle eingenommen wird, wie es beim Aufbau der oben erwähnten bekannten Werkzeuge der Fall ist.

2 ο Der Hauptmotor ist am Ringzahnrad b^w. Hohl- oder Tellerrad eines Doppelantriebsplanetengetriebes über ein Stirnradgetriebe gekoppelt, wodurch sich das Hohlrad mit einem bestimmten Verhältnis der Hauptmotorgeschwiadigkeit dreht und somit eine Hohlraddrehung mit niedrigerer Drehzahl als der des Hauptmotors

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vorgesehen wird.

Es wird erkennbar, daß die Merkmale der Rotorgröße kleineren Durchmessers sowie der niedrigeren Geschwindigkeit des Doppelantriebshohlrades beide zu einer Verringerung kinetischer Energie beitragen, so daß niedrigere Drehmomentwerte ohne Fehler beim Ablesen des Drehmomentes wegen der in den sich drehenden Teilen gespeicherten Energie erzeugt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Ss zeigen:

Fig. 1A einen Längsschnitt durch ein vorderes Teil eines Schraubers gemäß der Erfindung mit zwsi Geschwindigkeiten,

Fig. 1B einen Längsschnitt etaeh die rückwärtige Hälfte des Schraubers der Fig. 1A_g

Fig. 2 einen Schnitt entlang dee Liale 2=2 ia Fig. 1A,

Fig. 3 eine Schnittansicht safclaag der Llraie 3=3 in F±g„ IA und

Fig. 4 einen Längsschnitt siaer i^sgcmgssiatslsbgsmordaung j, die nicht wis das ia E⁵Ig₀ IS. fiargsEtolIta üerhssag einers Sseameaenfcw&ne.IsE' hat =

S ρ

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Nach den Figuren 1A und 1B weist das Werkzeug 10 gemäß der Erfindung ein Ausgangsantriebsteil 12, ein Gehäuseteil 14, ein Hauptraotorteil 16 und ein Hilfsmotorteil 18 auf, die alle Ende an Ende durch Bolzen bzw. Schrauben oder in anderer Weise gemäß Darstellung verbunden sind.

Das rückwärtige Ende des Werkzeuges kann mit der Quelle eines pneumatischen Druckmediums verbunden werden, d.h. Frischluft, und zwar über einen Einlaßadapter 20; selbstverständlich können aber auch andere, an sich bekannte, Verbindungseinrichtungen verwendet werden. Eine einstellbare Druckabfallventilanordnung 22, mit welcher das Drehmomentniveau des Werkzeugs einstellbar ist, ist am Ende des Hilfsmotorteils 18 angeordnet. Die Ventilanordnung 22 weist ein Ventilgehäuse 24 auf, welches am Motorteil 18 angeschraubt ist, weist ferner einen Gehäuseregulator 26 auf, der in dem Ventilgehäuse 24 gelagert ist, und weist ein von diesem herausragendes, an seinem Ende angeordnetes Ventilregelgerät 28, d.h. eine Einstellschraube, auf, die in dem Gehäuseregulator 26 eingeschraubt ist. Ferner weist sie ein Ventil 30 auf, das gleitbar auf einer Stange 32 gelagert ist, die an einem Ende in dem Ventilregulator 28 angebracht ist, weist eine Schraubenfeder 34 auf, welche die Stange 32 umgibt und zwischen dem Ventilregulator 28 und dem Ventil 30 zusammendrückbar angeordnet ist, und weist eine Schraubenfeder 36 auf, die zwischen dem Ventil 30 und einer Wand 38 zusammendrückbar angeordnet ist, welche ein Ende einer in dem Ventilgehäuse 24

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vorgesehenen Luftkammer 40 bildet.

Die beim Einlaßdurchgang 42, der in dem Adapter 20 gebildet ist, eintretende Frischluft strömt durch die Durchgänge 44 in dem Gehäuse 24 und die Durchgänge 46 in dem Gehäuseregulator 26, und zwar in eine Kammer 48 hinein, in welcher die Schraubenfeder 34 angeordnet ist, von wo sie an dem Ventil 30 vorbei in die Kammer 40 hineinströmen kann. Die Einstellschraube 28 kann so eingestellt werden, daß sie die Kompression oder Druckkraft auf die Schraubenfeder 34 reguliert, die sich von der Kompressionskraft der Schraubenfeder 36 subtrahiert. Der Frischluftdruck in der Kammer 48 tjibt das Ventil 30 gegen die Nettokraft der Schraubenfedern 34 und 36 vom Sitz ab und muß größer sein als der Luftdruck in der Kammer 40, damit dieses Abheben vom Sitz erfolgen kann. Das Ventil 30 wird somit automatisch gesteuert, um die gewünschte Strömung und den Druckzustand für die den Werkzeugrotoren zugeführte Frischluft aufrecht zu erhalten.

Die Frischluft wird dem Hilfsmotorteil 18 über öffnungen 50 und ebenso dem Hauptmotorteil über den Durchgang 52 und öffnungen 54 zugeleitet. In dem Hilfsmotorteil ist ein Lamellendruckluftmotor 56 angeordnet mit Eingangs- und Ausgangsöffnungen für die Frischluftströmung, die sich beim Drehen des Motors ergibt, wie an sich bekannt ist. Ein Hauptlamellenmotor 58 ist in dem Hauptmotorteil 16 angeordnet und mit Einlaß- und Auslaßöffnungen für eine Frischluftströmung versehen, die sich bei der Drehung de· Motors ergibt. Der an beiden Enden in Lagern 60 drehbar gelagerte Hilfsmotor 56 hat eine vordere Wellenver-

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längerung 62, von der ein Teil die Lagereinrichtung 64 abstützt, und ist mit einem Stirnzahnrad 66 gebildet, welches
mit Planetenzahnrädern 68 in Eingriff bringbar ist. Diese Planetenzahnräder 68 sind im rückwärtigen Ende einer Zwischenspindel 70 angebunden, wobei das vordere Ende der Spindel mit einem Stirnzahnrad 72 gebildet ist, welches mit den Planetenzahnrädern 74 in Eingriff bringbar ist. Im Hauptmotorteil 16 angeordnete
Lagereinrichtungen 76 stützen das Vorderteil der Spindel 70 ab.

Der Hauptmotor 58 ist an beiden Enden in Lagern 78 drehbar
gelagert, wobei das rückwärtige Ende eine Verlängerung hat, die mit Stirngetriebezähnen 80 versehen ist, die in Eingriff mit
Außenzahnrädern eines Untersetzungsgetriebekastens 82 angeordnet sind, der auf der Lagereinrichtung 64 befestigt ist. Innere Zahnräder 84 des Untersetzungsgetriebes 82 sind für den betrieblichen Eingriff mit den Planetenzahnrädern 68 angeordnet.

Ein vorderes Getriebe 86 schließt das Stirnrad 72 ein, wobei
das rückwärtige Ende des Getriebes 86 in einer Lagereinrichtung 88 abgestützt ist, die in einem vorderen Ende des Hauptmotorteils 16 angebracht ist, wobei das vordere Ende des Getriebes
mit den Stirnzahnrädern 90 in betrieblichem Eingriff steht mit
den Planetenzahnrädern 92. Das Getriebe 86 stützt die Planetenzahnräder 74 für den Dreheingriff mit den Stirnzahnrädern 72
sowie mit den Schiebekeilzähnen 94, die auf der Innenseite des
Gehäuseteils 16 gebildet sind. Die Schiebekeilzähne 94 schaffen auch einen Zahneingriff mit den Planetenzahnrädern 92. Letztere

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sind betrieblich in dem vergrößerten rückwärtigen Ende einer Ausgangsspindel 96 angebracht, deren vorderes Ende durch einen Stift 98 mit einem Antriebsgelenk 102 verbunden ist, während das andere Ende in einer Lagereinrichtung 100 abgestützt wird. Längsschlitze 104 sind in der Spindel 96 für den Eingriff durch den Stift 98 vorgesehen, wobei die Schlitze eine Axialbewegung des Antriebsgelenks 102 auf der Spindel erlauben. Eine Schraubenfeder 106 ist zusammendrückbar zwischen dem Antriebsgelenk 102 und einer Halteeinrichtung 108 angeordnet, die an der Spindel 96 befestigt ist, wodurch das Antriebsgelenk aus dem Werkzeug nach außen vorgespannt ist, wodurch aber eine Einwärtsbewegung des Antriebsgelenks zugelassen ist, wie es während des Betriebes beim Eingriff mit dem Werkstück erforderlich sein kann.

Ein Wandler oder übertragungselement 110 umgibt die Spindel 96 und ist an seinem rückwärtigen Ende am Gehäuseteil 14 bebefestigt und haltert mit Gewinde an seinem vorderen Ende ein Spindelstützstück 112. Das Wandlerelement weist elektrische Verbindungen auf, die in einem Endgehäuse 114 eingeschlossen sind, von woher elektrische Signale zu einem Stecker 116 zur Verbindung mit einer (nicht dargestellten) Drehmomentenüberwachungseinrichtung übertragen werden. Zum besseren Verständnis des Betriebes der Wandleranordnung, die bei dem Werkzeug gemäß der Erfindung verwendet wird, sei Bezug genommen auf die US-PS 3 858 444, ausgegeben am 7.1.1975. Ein Nadellager 118 ist zwischen dem Stützstück 112 und dem Antriebsgelenk 102 angeordnet.

Eine Drehmomentensignalanordnung 120 ist auf der Welle des Rotors des Hauptmotors 58 angeordnet und weist ein Kupplungs-

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teil 122 auf, welches exzentrisch auf der Motorwelle befestigt ist. Es weist ferner einen Ring 124 auf, welcher das Kupplungsteil umgibt und es durch zwei Federn 126 gegen die Kupplung drückt* Eine Sperrkugel 128 ist in einem Schlitz 130 angeordnet, der in dem Kupplungsteil gebildet ist, und wird in Berührung mit der Rotorwelle und dem Ring 124 durch eine Feder 132 gehalten. Ein Anschlagstift 134 ist in dem Kupplungsteil 122 angebracht, und das Ende dieses Stiftes 134 ragt aus dem Kupplungsteil hervor und tritt in eine kreisförmige Nut 136 ein, die in einer Endplatte 138 des Hauptmotorgehäuses gebildet ist. Eine federbelastete Kugel 140 wird in Eingriff mit der äußeren Oberfläche des Ringes 124 gedrückt, wobei letzterer die Kugel auf den Sitz in einem Luftauslaßdurchgang in Position drücken kann. Der Auslaßdurchgang 142 schafft die Verbindung mit einer Signalöffnung 144, die Frischluft, welche an der Kugel 140 vorbeiströmt, in einen Gewindeauslaß 146 fördert, von wo sie über eine Leitung 148 zu einer (nicht dargestellten) Signalaufnahmevorrichtung geführt wird. Wenn die Kugel 140 auf den Sitz kommt, um den Luftstrom in den Durchgang 142 hinein zu blockieren, wird die Signalöffnung durch eine Auslaß- oder Lecköffnung 150 zur Atmosphäre entlüftet. Frischluft wird über den Durchgang 152 in die Kammer hinein zugeführt, in welcher der Ring 124 angeordnet ist.

Man erkennt, daß wenn die Rotordrehung in Richtung des Pfeiles in Fig. 3 erfolgt, die Kugel 128 auf der Rotorwelle rutscht, wenn die Drehung aber umgekehrt verläuft, die Kugel sich zwi-

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sehen den Ring 124 und die Rotorwelle zwängt bzw. sich verkeilt, wodurch die Rotorwelle gesperrt wird. Die Signalanordnung dreht sich mit der Rotorwelle, bis die Kugel 128 im Luftauslaßdurchgang 142 auf den Sitz kommt. Die Drehung des Kupplungsteils 122 wird somit begrenzt; die Kugel 128 dreht sich aber weiter und zwängt den Ring 124 nockenartig schräg gegen die Kraft der Federn 126. Wenn die Kugel das Ende des Schlitzes 130 berührt, rutscht die Rotorwelle relativ zur Kugel; die Federn 126, welche über den Ring 124 auf die Kugel 128 wirken, entwickeln jedoch genug Reibdrehmoment, um die Kugel 14o im Auslaßdurchgang 142 auf dem Sitz zu halten.

Während des Herunterlaufens des Werkstückes und der anfänglichen Festziehphase des Werkzeugzyklus befindet sich die Signalanordnung 120 in einer Lage gemäß Fig„ 3_? wobei sich der Anschlagstift 134 mit dem Ende der Nut 136 in Berührung befindet. Wenn der Hauptmotor 58 bei der Vervollständigung des Festziehzyklus nach, rückwärts getrieben wird, wie nachfolgend im einzelnen noch beschrieben wird, wird das Kupplungsteil 122 mit der Rotorwelle verriegelt, und die Kugel 140 wird auf den Sitz gebracht, wie oben ausgeführt.

Insgesamt gesehen wird das Antriebsgelenk 102, das mit irgendeiner gerade benutzten Büchse, die mit dem Werkstück in Eingriff tritt, versehen ist, xfährend des Betriebs des Werkzeuges mit einer Befestigungseinrichtung in Eingriff gebracht, die herunterzudrehen ist und auf ein bestimmtes Anζiehdrehmoment eingestellt werden soll. Frischluft wird dem Werkzeug zugeführt

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und strömt an den öffnungen 50 vorbei und in das Gehäuse des Hilfsmotors 56 hinein, um dessen Drehung zu bewirken. Gleichzeitig wird Frischluft zu dem Durchgang 52 und in das Gehäuse des Hauptmotors 58 geführt, um dessen Drehung zu bewirken. Beide Motoren drehen nun und treiben das Gelenk 102 im Uhrzeigersinn an und drehen das Werkstück herunter.

Das Getriebeverhältnis des Hauptmotors 58 relativ zur Spindel 70 ist kleiner als das Getriebe- bzw. Übersetzungsverhältnis des Hilfsmotors 56 zur Spindel, welches zu einem Herunterlaufen des Befestigungsteils mit einer hohen Geschwindigkeit führt. Der Hauptmotor 58 zieht das Befestigungsteil bis zur Grenze seiner Fähigkeit fest und wird dann zum Stillstand abgewürgt. Der Hilfsmotor 56 dreht das Befestigungsteil weiter fest, bis der Hauptmotor 58 nicht mehr in der Lage ist, das Untersetzungsgetriebe 82 vom Drehen abzuhalten. Die Spindel 96 hält dann die Drehung an, und jede Drehung des Hilfsmotors 56 wird durch die Umkehrdrehung des Hauptmotors 53 absorbiert. Das entwickelte Drehmoment zum Erzwingen der Umkehrdrehung des Hauptmotors wird jedoch noch auf das Befestigungsteil (z.B. Schraube) ausgeübt. Wenn es also einen Abfall der Drehmomentengröße durch das Befestigungselement wegen einer Werkstückbedingung gibt, würde der Hauptmotor 58 mit der umgekehrten Drehung aufhören, und die Spindel 96 würde wieder gedreht, um das Befestigungsteil mit vorbestiinmtem Drehmoment festzustellen oder anzuziehen.

Wenn diese Bedingung einmal erreicht ist, wird die Drehmomentensignalanordnung 120 veranlaßt zu arbeiten, wie oben beschrie-

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ben, und ein Drehmomentenvervollständigungssignal würde zu einer Sxgnalempfangseinrichtung übertragen, welche den Werkzeugbetrieb durch Abschalten des Frischluftstromes zu den Werkzeugmotoren beenden würde.

Falls ein Werkzeug ohne ein Wandlerelement 110 erwünscht ist, wie in dem Falle, wenn die überwachung von Drehmomentengrößen, die sich während des Werkzeugbetriebs entwickeln, nicht wesentlich ist, kann die in Fig. 4 dargestellte Anordnung verwendet werden. Bei dieser Anordnung sieht man, daß ein Spindelgehäuse 152 an dem Gehäuseteil 14 angebracht sein kann, wobei das Gehäuse 152 kein Drehmomentenwandlerelement hat. Ein solches Werkzeug würde selbstverständlich alle die anderen im Zusammenhang mit dem Werkzeug 10 beschriebenen Elemente verwenden.

Das hier beschriebene Werkzeug 10 könnte auch in Tandemart mit einer Vielzahl ähnlicher Werkzeuge für einen Gleichlaufbetrieb bei Werkstücken verwendet werden, wie z.B. das Festschrauben von Automobilrädern usw. Bei einer solchen Anordnung müßten alle Festziehtätigkeiten ein bestimmtes Drehmoment erreichen, bevor die Frischluft zu allen derartigen Werkzeugen unterbrochen wurde. Das Werkzeug könnte jedoch für einen Einzelbetrieb, d.h. nicht in Tandemweise, dort angewendet werden, wo es zweckmäßig ist.

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Leerseite

Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seifert

PATENTANWÄLTE

D - 6200 WIESBADEN 1 ,1 7 .NOV. 1978 Postfach 6145

GiattT-Freytjj-Strtfi« 25 * (OM 21) 37 27 20 TAirunmtdreie: ¹OTLLPATENT Telex: 4-116247

File 2582

S/Tu

Chicago Pneumatic Tool Company 6 East 44th Street, New York, N. Y. 10017 /USA

Schrauber mit zwei Geschwindigkeiten

Priorität: 21. November 1977 in USA Anmeldenummer: 853 497

Patentansprüche :

.J Pneumatisch angetriebener Drehschrauber mit zwei Geschwindigkeiten mit einer Ausgangsspindel zur Drehung eines Antriebsgelenkes, das mit einem mit einem Gewinde versehenen Befestigungselement in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptmotor (16, 58) axial versetzt zu einem Hilfsmotor (18, 56) angeordnet ist und mit diesem durch ein Untersetzungsgetriebe (82) in Drehverbingung steht, daß eine Zwi-

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schenspindel (70) rait dem Hilfsmotor (56) in Drehverbindung steht und ein vorderes Getriebegehäuse (90, 92) Planetenzahnräder (92) einschließt, welche die Zwischenspindel (70) mit der Außenspindel (96) verbinden.
2. schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentensignalanordnung (114, 116, 120) betrieblich dem Hauptmotor (58) zugeordnet ist und bei umgekehrter Drehung des Hauptmotors (58) ein pneumatisches Signal erzeugt für die Anzeige dieser umgekehrten Drehung.
3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daA ein Wandlerelement (110) neben der Ausgangsspindel (96) zur überwachung desjenigen Drehmomentes angeordnet ist, welche« von der Spindel (96) auf ein festzuziehendes Werkstück ausgetftt wird.
4. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (82) von einer Lagereinrichtung (64) gehaltert ist, di« auf einer Wellenverlängerung (62) des Hilf«motor· (56) befestigt ist, und daß das Untersetzungsgetriebe (82) innere Zahnräder (84) aufweist, die mit Planetenzahnrädern (68) in Eingriff bringbar sind, welche am rückwärtigen Ende der Zwischenspindel (70) angebunden bzw. aufgesetzt sind.
5. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis A₁ dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Getriebe C90, 92) in einer Lager-

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richtung (88) gehaltert ist, die am vorderen Ende eines Hauptmotorteils (16) befestigt ist, daß das vordere Ende des Getriebes (90, 92) mit Stirnrädern (90) in Eingriff mit Planetenrädern (92) gebildet ist, die an einem vergrößerten rückwärtigen Ende der Ausgangsspindel (56) angebunden bzw. aufgesetzt sind, und daß ein Gehäuseteil das vordere Getriebe (90, 92) umgibt.
6. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspindel (70) am vorderen Ende mit Stirnzahnrädern (72) versehen ist, die betrieblich mit Planetenzahnrädern (74) in Eingriff stehen, welche im vorderen Getriebe (90, 92) angebunden bzw. aufgesetzt sind.
7. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das das vordere Getriebe (90, 92) umgebende Gehäuseteil mit inneren Schiebekeilzähnen (94) versehen ist, die in betrieblichem Eingriff mit den Planetenzahnrädern

(74) stehen, die im vorderen Getriebe (90, 92) angebunden bzw. aufgesetzt sind, sowie mit den Planetenzahnrädern (92), die in dem vergrößerten rückwärtigen Ende der Ausgangsspindel

(96) angebunden bzw. aufgesetzt sind.
8. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmotor (58) und der Hilfsmotor (56) von einer gemeinsamen Druckmediumquelle versorgt werden und daß der Hauptmotor (58) ein geringeres Abwürgmoment hat als

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der Hilfsmotor (56), wodurch der Hilfsmotor für die Zuführung eines bestimmten Endanziehdrehmomentes für das Werkstück vorgesehen ist.
9. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Hilfsmotor (56) ein bestimmtes Enddrehmoment bei dem sich setzenden Werkstück erreicht, seine weitere Drehung eine umgekehrte Drehung des Hauptmotors (58) hervorruft.
10. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentensignalanordnung (120) ein Kupplungsteil (122) aufweist, welches exzentrisch auf der Welle des Hauptmotors (58) angebracht ist, einen Ring (124) aufweist, welcher das Kupplungsteil (122) umgibt und durch eine Federeinrichtung (132) dagegen gedrückt wird, und eine federbelastete Kugel (140) aufweist, die von dem Ring (124) in Sitz-Eingriff mit einem Luftauslaßdurchgang (142) gezwungen wird, wenn das Kupplungsteil (122) von dem in umgekehrter Richtung arbeitenden Hauptmotor (58) gedreht wird derart, daß die Strömung des pneumatischen Mediums in dem Luftauslaßdurchgang (142) abgeschaltet wird, wodurch ein Signal erzeugt wird zur Anzeige, daß ein bestimmtes Drehmoment auf das Werkstück ausgeübt worden ist.