DE3000942C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine drehmomentenabhängige Absperrvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Absperrvorrichtungen haben im allgemeinen auf Zentrifugal- oder Federkräfte, die diesen Zentrifugalkräften entgegenwirken, um die Luftzufuhr zum Motor zu unterbrechen, angesprochen. So beschreiben bspw. die US-Patentschriften 39 04 305 und 40 04 859 mit Luft arbeitende Werkzeuge mit geschwindigkeitsabhängigen Absperrvorrichtungen. Jede enthält ein durch Fliehgewichte zu öffnendes Ventil, und wenn der Motor sich dem Zustand des Festgehens oder Abwürgens nähert, d. h. bei Verlangsamung des Motors, dann hebt eine Feder die von den Gewichten ausgeübte Zentrifugalkraft auf, um das Ventil zu schließen.

Eine drehmomentenabhängige Absperreinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes das Patentanspruchs 1 ist aus der US-PS 34 77 521 bekannt, wobei die Abschaltung des Werkzeuges dadurch erfolgt, daß Kugeln bei steigendem Drehmoment einen Mitnehmerzylinder abbremsen bis der Verriegelungsmechanismus die Druckluftzufuhr sperrt.

Die meisten dieser Vorrichtungen schalten ab, bevor das Abwürgdrehmoment erreicht wird. Bei geschwindigkeitsgeregeltem Absperren ist es jedoch außerordentlich schwierig, genau das aufgebrachte Drehmoment zu regeln, wenn das Werkzeug sowohl für hartes wie für weiches Anziehen von Verbindungsmitteln verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperrvorrichtung zu schaffen, die eine genauere Steuerung bezüglich des Abschaltpunktes ermöglicht, um die Luftzufuhr zum Motor vor Erreichen des Abwürgdrehmomentes zu unterbrechen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1.

Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Demnach werden relativ zur Abtriebswelle bewegbare zentrifugalkraft- und trägheitsabhängige Elemente mit exzentrischem Schwerpunkt in dem Moment um einen Zapfen geschwenkt, wo der Betrag der Trägheitskraft, hervorgerufen durch die Geschwindigkeitsverringerung infolge der von den anzubringenden Befestigungsmitteln entgegengebrachten Torsionskraft, den Betrag der vom Motor erzeugten Zentrifugalkraft übersteigt. Als Folge der Schwenkbewegung wird eine Verriegelung freigegeben, so daß das Ventil in die Schließstellung gelangen kann, damit die Luftzufuhr zum Motor unterbrochen wird und das Werkzeug zum Stillstand kommt.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines mit Luft betriebenen Werkzeuges, bei dem die drehmomentenabhängige Absperrvorrichtung gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt;

Fig. 2 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Darstellung der Absperrvorrichtung im Detail;

Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 2;

Fig. 4 den Querschnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. 2;

Fig. 5 einen zu Fig. 4 ähnlichen Querschnitt, wobei das Trägheitselement in einer dieser gegenüber abweichenden Arbeitsstellung ist;

Fig. 6 eine zu Fig. 2 ähnliche Darstellung einer anderen Ausführungsform einer trägheitsabhängigen Abserrvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 den Querschnitt nach der Linie 7-7 in der Fig. 6;

Fig. 8 einen zu Fig. 7 ähnlichen Querschnitt, wobei sich die Teile jedoch in einer dieser gegenüber abweichenden Arbeitsstellung befinden.

Das pneumatisch betriebene Werkzeug 10 hat einen Winkelkopf 12 mit einem davon vorragenden Vierkantantrieb 14, der in einer passenden Antriebsmuffe aufgenommen werden kann. Ferner weist das Werkzeug 10 einen Werkzeugkörper 16, ein damit verbundenes Griffstück 18 mit einem Ventilbetätigungshebel 20 und ein Anschlußstück 22 am Griffstück 18 für die Zufuhr von Luft auf. Die Luft kann dem Werkzeug 10 am Anschlußstück 22 über einen biegsamen Schlauch zugeführt werden.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist im Werkzeugkörper 16 ein Luftmotor 24 ange­ ordnet, der in den Lagern 26, 28 drehbar aufgenommen ist; Der Motor 24 ist mit einer hohlen Abtriebswelle 30 verbunden, die im Körper 16 von den Lagern 26, 32 drehbar geführt ist. Über einen geeigneten Zahnradantrieb ist die Abtriebswelle 30 mit dem Vierkantantrieb 14 verbunden. Der Ventilbetätigungs­ hebel 20 dient dazu, ein (nicht gezeigtes) Hauptventil für die Luftzufuhr, das im Griffstück 18 angeordnet ist, zu öffnen und zu schließen. Ein Hilfs- oder Absperrventil 34, dessen Aufgabe noch näher erläutert werden wird, ist ebenfalls im Griffstück 18 untergebracht.

Das Absperrventil 34 enthält ein bewegliches Regelorgan 36, das am einen Ende eines Regelglieds 38,welches sich durch den Luftmotor 24 und in die Abtriebswelle 30 erstreckt, befestigt ist. Das Absperrventil 34 weist einen ringförmigen Ventilsitz 40 auf, der so angeordnet ist, daß sich das Regel­ organ 36, wenn das Ventil geschlossen ist, dagegen anlegt. Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß das Regelorgan 36 sich recht nahe am ringförmigen Ventilsitz 40 befindet, wenn es in der Offenstellung ist.

Das Regelglied 38 ist mit einem Endstück 42 versehen, das in einen in der Abtriebswelle 30 ausgebildeten Hohlraum 44 hineinreicht. In diesem Hohlraum 44 befindet sich ein darin verschiebbares Verriegelungsglied 46, das durch eine ebenfalls im Hohlraum 44 gelegene Feder 48 gegen das Steuerglied 38 hin gedrückt wird.

Das Verriegelungsglied 46 ist mit einer Eindrehung 50 zwischen seinen beiden Enden versehen, und diese Eindrehung 50 hat eine solche Größe, daß sie eine Kugelsperre 52 aufnehmen kann, die in einem radial gerichteten Ausschnitt 54, der die Wand der Abtriebswelle 30 durchsetzt, liegt. Ein an der Ab­ triebswelle 30 mittels eines Schwenkzapfens 58 beweglich gehaltenes Gewichts­ stück (1. Gewichtsstück) 56 kann in bestimmten Fällen, worauf noch einge­ gangen werden wird, eine Auswärtsbewegung der Kugelsperre 52 verhindern.

Wie die Fig. 4 deutlich zeigt, ist das Gewichtsstück 56 mit einem geringfügig länglich ausgebildeten Loch 60 versehen, das eine zentrale Bewegung des Gewichtsstücks 56 relativ zur Abtriebswelle 30 zuläßt. Das Gewichtsstück 56 weist ferner eine Ausnehmung (1. Ausnehmung) 62 zur Aufnahme der Kugelsperre 52, wenn diese in einer nicht-verriegelten Lage ist, was noch erläutert werden wird, und eine 2. Ausnehmung 64 auf, die eine kleine Druckfeder 66 aufnimmt, welche dazu dient, das Gewichtsstück 56 in der in Fig. 4 gezeigten ver­ riegelten Stellung zu halten, bis bestimmte Umstände eintreten. Es ist zu be­ merken, daß das Gewichtsstück 56 eine Abflachung 68 hat, so daß dessen Schwer­ punkt - bei Betrachtung von Fig. 4 - links von der Mittellinie der Welle 30 liegt.

Im Betrieb des Werkzeugs dreht die Abtriebswelle 30 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, wobei das Gewichtsstück 56 aufgrund der exzentrischen Lage des Schwerpunkts eine starke Vibration im Werkzeug hervorrufen würde, und ,m dieser Vibration entgegenzuwirken, ist an der Welle 30 neben dem Ge­ wichtsstück 56 ein 2. Gewichtsstück 70 befestigt. Dieses hat, wie Fig. 3 zeigt, eine Abflachung 72, so daß der Schwerpunkt des Gewichtsstück 70 ent­ gegengesetzt zum Schwerpunkt des Gewichtsstücks 56 liegt, wodurch der Mecha­ nismus während der Drehung ausgeglichen wird.

Für die Beschreibung des Betriebs des Werkzeugs 10 wird angenommen, daß die Luftzufuhr mit dem Anschlußstück 22 verbunden ist, daß die verschiedenen Bauteile in der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Lage sind, daß das Absperr­ ventil 34 in der Offenstellung ist und daß das Verriegelungsglied 46 sich in der in Fig. 2 gezeigten Lage befindet. Sind die Teile auf diese Weise angeordnet bzw. eingestellt, dann wird bei Niederdrücken des Betätigungs­ hebels 20 Luft in das Innere des Griffstücks 18 eintreten, am Absperrventil 34 vorbeiströmen und in den Luftmotor 24 gelangen, so daß dieser in Drehung versetzt wird.

Die Drehung des Motors 24 wird über die Abtriebswelle 30 auf den Winkeltrieb und somit auf den Vierkantantrieb 14 übertragen. Wenn das von diesem ange­ triebene Objekt, z. B. eine Mutter, anzieht, also festgeschraubt wird, dann verlangsamt das durch die Abtriebswelle 30 zurück ausgeübte Drehmoment den Motor 24. Wenn das geschieht, so führen die Trägheitskräfte, die auf den exzentrischen Schwerpunkt des Gewichtsstücks 56 wirken, dazu, daß dieses um den Schwenkzapfen 58 dreht. Durch eine solche Bewegung wird die Ausnehmung 62 im Gewichtsstück 56 mit der Kugelsperre 52 zum Fluchten gebracht.

Der Luftstrom am Absperrventil 34 entlang, das sich, wie erwähnt wurde, recht nahe am Ventilsitz 40 befindet, bewegt das Ventil 34 bzw. dessen Regelorgan 36 gegen die Schließstellung hin. Bei dieser Schließbewegung wird die Kugel­ sperre 52 nach außen in die Ausnehmung 62 gedrückt. Wenn das Regelorgan 36 auf dem Sitz 40 liegt, dann wird die Luftströmung zum Motor unterbrochen und das Werkzeug 10 kommt zum Stillstand.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß das Gewichtsstück 56 mit seinem exzentrischen Schwerpunkt derart angeordnet ist, daß, sobald die negative Beschleunigung, das ist der Grad der Verlangsamung der Abtriebswelle 30, einen bestimmten Wert erreicht, das Gewichtsstück 56 schwenkt, wobei es das Werkzeug 10 ab­ stellt, bevor der Luftmotor abgewürgt wird, d. h. sich festläuft. Anders aus­ gedrückt heißt das, die Schwenkbewegung des Gewichtsstücks 56 zum Absperren des Werkzeugs 10 tritt auf, wenn die durch Verlangsamung hervorgerufene Trag­ heitskraft die Zentrifugalkraft, die bestrebt ist, das Gewichtsstück aufgrund des exzentrischen Schwerpunkts in der verriegelten Stellung zu halten, über­ steigt.

Demzufolge kann das Werkzeug 10 mit dem verbesserten Abschaltmechanismus mit Bezug auf das Verhältnis Abschaltung/Drehmoment ohne Rücksicht darauf, ob die Befestigung als harte oder weiche Verbindung erstellt wird, genauer geregelt werden. Bei einem harten Anziehen ändert sich die Werkzeuggeschwindigkeit sehr schnell, während bei einem weichen Anziehen die Werkzeuggeschwindigkeit sich relativ langsam ändert, und die Änderung in der Geschwindigkeit für die Her­ stellung dieser beiden Arten von Verbindungen macht es schwierig, die Werk­ zeugabschaltung genau zu regeln, wenn die Geschwindigkeit der kritische und ausschlaggebende Faktor ist. Damit wird auch das unangenehme, wenn nicht sogar gefährliche Überdrehen des Werkzeugs, wenn der Zustand des Abwürgens vor dem Absperren der Luftzufuhr erreicht wird, vermieden.

Das Werkzeug 10 kann nicht wieder in Betrieb genommen werden, solange der Betätigungshebel 20 niedergedrückt ist und Luft dem Ventil 34 zugeführt wird. Bei Freigabe des Hebels 20 wird der Druck am Regelorgan 36 entlastet, und die in der Abtriebswelle 30 befindliche Feder 48 drückt das Verriegelungsglied 46 sowie das Regelglied 38 - bei Betrachtung von Fig. 2 - nach rechts, so daß das Absperrventil 34 bzw. dessen Regelorgan 36 vom Ventilsitz 40 abgehoben wird. Wenn die Eindrehung 50 im Verriegelungsglied 46 mit der Kugelsperre 52 ausgerichtet ist, dann kommt die Kugelsperre 52 von der Ausnehmung 62 im Ge­ wichtsstück 56 frei und die darin befindliche Feder 66 bewirkt ein Schwenken des Gewichtsstücks 56 in seine ursprüngliche, in Fig. 4 gezeigte Lage. Wenn das eintritt, dann ist das Werkzeug 10 im Zustand der Wiederinbetriebnahme.

Bei der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform befindet sich der Absperrmechanismus gemäß der Erfindung im gleichen Werkzeug 10 und ist nur in einigen wenigen Teilen abgeändert. Diejenigen Teile, die nicht abgeändert sind, sind insofern mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie zur Beschrei­ bung von Fig. 2. Es ist klar, daß, obwohl das in Fig. 6 nicht gezeigt ist, das Regelglied 38 mit einem Ventil, das strömungsbetätigt ist, verbunden ist, wie das im Zusammenhang mit dem Ventil 34 von Fig. 2 beschrieben wurde.

Bei der Ausführungsform von Fig. 6 ist die Abtriebswelle 130 von den Lagern 26, 32 geführt. Es ist jedoch festzustellen, daß die Abtriebswelle 130 be­ abstandete Nasen 132, 134 aufweist, die von der einen Seite der Welle 130 vorragen, wobei ein identisches Faar von beabstandeten Nasen von der gegen­ überliegenden Seite der Welle 130 vorragt. Jeder Satz von Nasen hat einen Schwenkbolzen 136, der sich durch die Nasen sowie durch ein Paar von identischen, wenn auch entgegengesetzt angeordneten Gewichtsstücken 140 erstreckt.

Eine Feder 142 umschließt jeden der Schwenkzapfen 136. Das eine Ende einer jeden Feder 142 ist mit einem Gewichtsstück 140, das gegenüberliegende Feder­ ende ist mit der Abtriebswelle 130 in Anlage, so daß die Gewichtsstücke 140 in die in Fig. 7 gezeigte Lage gedrückt werden.

Bei Betrachtung von Fig. 7 wird klar, daß die Gewichtsstücke 140 ihren Schwerpunkt an einer Stelle haben, die zu den Schwenkbolzen 136 exzen­ trisch ist. Es ist auch zu erkennen, daß die Abtriebswelle 130 mit einem Paar von radial gerichteten Ausschnitten 144 versehen ist, von denen jeder eine Kugelsperre 146 aufnimmt. Eine an jedem der Gewichtsstücke 140 be­ findliche ebene Fläche 148 ist so angeordnet, daß sie sich über die Aus­ schnitte 144 erstreckt und eine Auswärtsbewegung der Kugelsperren 146 unterbindet, womit also der Absperrmechanismus in der verriegelten Lage fest­ gelegt und das Ventil 34 offengehalten wird.

Für den Betrieb wird angenommen, daß die verschiedenen Bauteile des Ver­ riegelungsmechanismus sich in der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Lage befinden, d. h. in der verriegelten Lage, in der das Ventil 34 in der Offenstellung ge­ halten wird, wie das im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. In dieser Lage tritt bei Betätigung des Ventilhebels 20 Luft in das Werkzeug ein, die am Absperrventil 34 vorbei zum Motor 24 strömt und dessen Drehung sowie die­ jenige der Abtriebswelle 130 bewirkt. Die Drehung des Luftmotors 24 dauert an, bis an der Befestigung ein bestimmtes Drehmoment erreicht wird, zu welchem Zeitpunkt die Abtriebswelle sich zu verlangsamen beginnt; der Grad der Verlangsamung und die Trägheit der Gewichtsstücke 140 führen dazu, daß letztere um die Schwenkbolzen 136 in die nicht-verriegelte Lage von Fig. 8 drehen.

Wie Fig. 8 zeigt, werden die Flächen 148 von den Ausschnitten 144 wegbewegt, so daß die Kugelsperren 146 aus der Eindrehung im Verriegelungsglied 46 (vgl. Fig. 6) austreten können, wodurch das Verriegelungsglied 46 freikommt und das Ventil 34 im Ansprechen auf die dort vorliegende Strömung schließt. Damit kommt der Luftmotor zum Halten, und das Werkzeug geht außer Betrieb, bevor das Abdrossel- oder Abwürgdrehmoment erreicht wird. Wie schon vorher erwähnt wurde, vermeidet eine solche Anordnung den Schock oder Schlag, der auftritt, wenn der Motor läuft, bis das Abwürgdrehmoment erreicht ist, und diese Anord­ nung bietet einen sehr viel genaueren Abschaltpunkt; Unannehmlichkeiten oder Gefahren für den Benutzer des Werkzeugs werden darüber hinaus vermieden. Auch kann, wie schon vorher zu Fig. 2 gesagt wurde, der Abschaltpunkt genau einge­ regelt werden, da ein Abschalten eintritt, wenn die aufgrund Verlangsamung auf die Gewichtsstücke 140 ausgeübte Trägheitskraft die von der Werkzeugge­ schwindigkeit herrührende Zentrifugalkraft übertrifft.

Claims (7)

1. Drehmomentenabhängige Absperreinrichtung für einen mit Luft betriebenen Motor, insbesondere für Werkzeuge, wobei das Absperrventil über ein sich teilweise durch die Abtriebswelle erstreckende Steuerstange betätigbar ist, und wobei in der Offenstellung des Ventiles Verriegelungselemente in das dem Absperrventil abgewandte federbelastete Ende der Steuerstange formschlüssig eingreifen, und wobei ein Steuerteil vorgesehen ist, das drehmomentenabhängig verschiebbar ist und das für die Freigabe der Steuerstange zum Absperren das Ventiles Ausnehmungen zur Aufnahme der Verriegelungselemente aufweist, und wobei das Absperrventil zwischen dem Motor und dem Hauptventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil aus einzelnen zentrifugalkraftabhängig und trägheitsabhängig relativ zur Abtriebswelle (30, 130), um einen an dieser angeordneten Zapfen (58, 136) schwankbaren, einen exzentrischen Schwerpunkt besitzenden Elementen (56, 140) besteht.

2. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Gewichtsstück (56) ist, dessen Schwerpunkt mit Abstand von der Achse der Abtriebswelle (30) angeordnet ist.

3. Absperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil ein zweites Gewichtsstück (70) enthält, dessen Schwerpunkt ausgleichend zum ersten Gewichtsstück (56) angeordnet ist.

4. Absperrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gewichtsstück (70) gegen eine Relativbewegung zur Abtriebswelle (30) festgelegt ist.

5. Absperrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gewichtsstück relativ zur Abtriebswelle bewegbar ist.

6. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsstücke (56, 70) im allgemeinen kreisförmige Scheiben mit einem von diesen abgetragenen Segment sind.

7. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente entgegengesetzt angeordnete identische Gewichtsstücke (140) sind, deren Masseschwerpunkte exzentrisch zu den Schwenkbolzen (136) angeordnet sind.