DE3003298C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetriebenes Werkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Werkzeug ist aus der DE-OS 26 43 170 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Werkzeug, beispielsweise einen Schraubenschlüssel, mit einem Ab­ sperrventil für das Druckfluid. Wenn das Werkzeug infolge eines erhöhten Dreh­ widerstands seine Drehgeschwindigkeit vermindert oder zum Stillstand kommt, muß das Ventil selbsttätig derart betätigt werden, daß eine weitere Zufuhr von Druckfluid unterbunden, also der Einlaßdurchgang abgesperrt wird. Anderer­ seits muß beim laufenden Betrieb, wenn also das Druckfluid durch den Auslaß­ durchgang strömt, das Ventil seine geöffnete Stellung für die weitere Druck­ mittelzufuhr beibehalten.

Das bekannte druckmittelbetriebene Werkzeug arbeitet bei jedem vorgegebenen Einlaßdruck zufriedenstellend. Größere Veränderungen des Einlaßdrucks können jedoch ohne Nachstellung des Werkzeugs nicht zugelassen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Werkzeug so auszubilden, daß eine möglichst genau steuerbare Kraft auf das Ventil in Schließrichtung ausgeübt wird, so daß ein weiterer Bereich zulässiger Einlaßdrucke und damit eine Veränderung des Ausgangsdrehmoments ohne Werkzeugverstellung ermöglicht und dennoch bei Verlangsamung oder Stillsetzung (Festsetzen) des Werkzeugs eine möglichst genaue Abschaltung der Druckmittelzufuhr bewirkt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Druckregler wird das Ventil vom Ein­ laßdurchgang her mit einem verhältnismäßig konstanten Druck beaufschlagt, so daß also Variationen des Fluiddrucks auf der Einlaßseite und auch innerhalb des Werkzeugs praktisch keine Rolle mehr spielen. Ferner ergibt sich durch die einstellbare Entlüftung eine regulierbare Anstiegsrate für den das Werk­ zeug beaufschlagenden Fluiddruck, der das Ventil in seine geschlossene Stellung drängt, so daß genau definierte Abschaltbedingungen eingehalten werden können, wenn sich das Ventil in Abhängigkeit von einem Abfall des Fluiddrucks im Auslaßdurchgang in seine geschlossene Stellung bewegt, z. B. dann, wenn sich der Motor unter Belastung verlangsamt und zum Stillstand kommt.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen und Einzel­ heiten der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Teilschnitt-Seitenansicht eines kraftbe­ tätigten Werkzeugs mit dem erfindungsgemäßen Absperrventil, wobei das Ventil in offener Stel­ lung gezeigt ist; und

Fig. 2 eine Teilansicht der Fig. 1, wobei der Ventil­ steuerschieber in geschlossener Stellung in Seitenansicht dargestellt ist.

Die Fig. 1 zeigt den hinteren Teil des Gehäuses 1 eines kraftbetätigten Schraubenschlüssels. Das Gehäuse 1 weist ein Schlauchpaßstück 2 an seinem hinteren Ende auf, welches zur Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Luftschlauch aus­ gebildet ist und sich in einen Versorgungs- oder Einlaß- Durchgang 4 öffnet. Der Einlaßdurchgang 4 enthält ein her­ kömmliches Drosselventil 5 vom Hebeltyp, welches durch ei­ nen Drosselhebel 6 betätigt wird, der mit einem Stößel 7 im Eingriff steht, welcher seinerseits im Eingriff mit ei­ ner Kugeldichtung 3 steht. Das Drosselventil 5 wird durch eine Feder 8 in den geschlossenen Zustand gedrückt.

Das Gehäuse 1 enthält einen herkömmlichen Rotationsmotor 10 vom Flügeltyp, der einen Rotor 11 aufweist, welcher in einem hinteren Lager 12 montiert ist und in einem feststehen­ den Zylinder 13 rotiert. Der Rotor 11 steht überdies mit ei­ ner hinteren Endplatte 14 im Eingriff. Der Motor weist einen mit dem Einlaßdurchgang 4 verbundenen Einlaß 15 auf, sowie einen Auslaßdurchgang 16.

Ein neuartiger Absperrventil-Mechanismus ist in dem Gehäuse 1 in dem Einlaßdurchgang 4 zwischen dem Drosselventil 5 und dem Motor 10 angebracht. Dieser Ventilmechanismus weist ein Gehäuse mit geschlossenem Ende oder eine Hülse 18 auf, die in einer entsprechenden, im Gehäuse 1 vorgesehenen Öffnung montiert ist und sich über den Einlaßdurchgang 4 hinweg erstreckt. Die Ventilhülse 18 ist durch einen Spannstift 19 im Gehäuse 1 festgelegt. Die Hülse 18 enthält eine zylindri­ sche Bohrung 20, in der gleitend ein Steuerschieberventil 21 aufgenommen ist und die Einlaß- und Auslaßöffnungen 22 und 23 aufweist, welche mit dem Durchgang 4 in Verbindung stehen.

Das Schieberventil 21 ist derart gestaltet und angeordnet, daß es bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung den Durchgang 4 öffnet und daß es den Durchgang 4 blockiert, wenn es in der in Fig. 2 gezeigten Position steht. Das in der Zeichnung obere Ende 24 des Ventils 21 enthält einen Hohl­ raum, der mit dem oberen Ende 25 der Ventilhülse 18 zur Bil­ dung einer Kammer 26 zusammenwirkt. Ein kurzer Durchlaß 27 erstreckt sich von dem Durchgang 4 an der Versorgungssei­ te des Ventils 21 zu einer Öffnung, die sich in die zylin­ drische Bohrung 20 in kurzer Entfernung von dem Hülsenende 25 öffnet, wo sie von dem Ventil 21 in seiner offenen Stel­ lung, wie in der Fig. 1 gezeigt, bedeckt ist. Zwischen dem Ventil 21 und der zylindrischen Bohrung 20 ist ein Spiel vorgesehen, das ausreicht, daß ein Fluiddruck von dem Ein­ laßdurchgang 4 in eingeschränkter Weise in die Kammer 26 strömen kann. Der Fluiddruck in der Kammer 26 drückt das Ventil 21 in seine geschlossene Position.

Das Hülsenende 25 ist mit drei zur Atmosphäre führenden Durchlässen versehen. Die Signalöffnung 40 ist bei dem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Dichtungskappe 41 versehen dargestellt. Die Dichtungskappe 41 kann entfernt werden und die Signalöffnung zur Messung des Drucks für irgendeinen gewünschten Zweck verwendet werden, beispiels­ weise zur gesteuerten Druckprüfung oder zum Betrieb einer Bolzenmarkierungsvorrichtung. Eine Druckregelvorrichtung ist in einem Druckregeldurchgang 42 angebracht. Die in dem Durchgang vorgesehene Druckregeleinrichtung besteht aus einem Kugelregler 43, der mittels einer Feder 45 gegen ei­ nen Regelventilsitz 44 gehalten ist, sowie aus einer ein­ stellbaren Endkappe 46, die in den Druckregeldurchgang 42 eingeschraubt ist. Die einstellbare Endkappe ist mit einem Entlüftungsloch 47 ausgestattet, damit das am Ventilsitz 44 im Nebenschluß vorbeigeführte Druckfluid zur Atmosphäre ent­ weichen kann. Der einstellbare Entlüftungsdurchgang 48 ist auch in dem Hülsenende 25 vorgesehen und die Strömung durch den einstellbaren Durchgang wird mittels eines Gewinde-Meß­ ventils 49 gesteuert.

Der Fachmann wird dabei erkennen, daß der Druck in der Kam­ mer 26 durch die Federkrafteinstellung des Kugelreglers 43 gesteuert werden kann. Ein höherer Druck in der Kammer 26 kann dadurch erzielt werden, daß die einstellbare Endkappe 46 gedreht wird, um die Feder 45 weiter zusammenzudrücken. Ein geringerer Druck in der Kammer 26 kann dadurch erzielt wer­ den, daß die einstellbare Endkappe 46 herausgeschraubt wird, so daß die Federkraft des Kugelreglers 43 vermindert wird. Allgemein besteht die Funktion der Druckregelvorrichtung da­ rin, den maximal erzielbaren Druck in der Kammer 26 zu be­ grenzen.

Damit das Absperrventil richtig funktioniert, muß auch die Anstiegsgeschwindigkeit des Drucks in der Kammer 26 gesteuert werden. Herstellungstoleranzen ohne erhöhte kostentreibende Maßnahmen erlauben es nicht, daß radiale Spiel zwischen dem Steuerschieberventil 21 und seiner Bohrung 20 derart zu kon­ trollieren, daß die Geschwindigkeit des Druckanstiegs über einen weiten Bereich von Einlaßdrücken in geeigneter Weise gesteuert wird. Der einstellbare Entlüftungsdurchgang 48 wurde bei dem vorliegenden neuartigen Ausführungsbeispiel dazu vorgesehen, das Ventil in die Lage zu versetzen, die Anstiegsgeschwindigkeit des Drucks in der Kammer 26 zu steu­ ern. Dies ist eine besonders wichtige Maßnahme, bei der Ver­ hinderung eines vorzeitigen Absperrens, die während des An­ laufes des Motors, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Motor sei­ ne Laufgeschwindigkeit erreicht hat, auftreten kann. Wenn man zuläßt, daß sich der Druck in der Kammer 26 zu rasch aufbaut, kann die Ausgleichskraft in der Kammer 31 ungenügend sein, um zu verhindern, daß sich das Steuerschieberventil 21 in sei­ ne geschlossene Position verschiebt. Der Druck in der Kammer 31 ist abhängig von dem Auslaßdruck, der beim Start des Werk­ zeuges 0 beträgt, der sich jedoch ziemlich rasch aufbaut, während das Werkzeug beschleunigt.

Das untere Ende 29 des Ventils 21 enthält einen Hohlraum, der zur Bildung einer Kammer 31 mit dem Gehäuse 1 zusammenwirkt; eine Feder 32 ist in der Kammer 31 zwischen dem Gehäuse und dem Ventil 21 angeordnet, um das Ventil in seine offene Stellung zu drängen. Eine Leitung 33 verbindet die Kammer 31 mit dem Auslaßdurchgang 16, so daß Fluiddruck von dem Auslaß in der Kammer 31 das Ventil 21 in seine offene Stellung drückt.

Bei der Beschreibung des Betriebs des Absperrventils wird angenommen, daß zu Beginn das Drosselventil 5 geschlossen ist, ein Luftdruck in dem Zuführungsschlauch 2 herrscht, das Absperrventil 21 in seiner offenen Stellung, wie in der Fig. 1 gezeigt, steht, und der Motor 11 nicht arbeitet.

Durch Öffnung des Drosselventils 5 läßt der Luftdruck rasch den Motor 11 anlaufen. Es wird angenommen, daß das Werk­ zeug ein kraftbetätigter Schraubenschlüssel ist, wie ein Winkelschlüssel, der beim Anlaufen des Motors eine Mutter antreibt. Der Druck wird in dem Auslaßdurchgang 16 und in der Kammer 31 ansteigen, um das Ventil 21 in die offene Stellung zu drücken. Ein Druck wird auch in die Kammer 26 von dem Einlaßdurchgang 4 durch den vorgesehenen Spalt strömen, um das Ventil 21 in seine geschlossene Position zu drängen. Wie vorstehend erläutert wurde, besteht die Funktion der Druckregelvorrichtung und der einstellbaren Entlüftung darin, zur Steuerung des Maximaldrucks in der Kammer 26 und seiner Anstiegsgeschwindigkeit zu dienen. Durch Steuerung des in der Kammer 26 erzielten Maximaldrucks mittels des Ku­ gelreglers 43 können weite Bereiche von Einlaßdrücken durch den Absperrventil-Mechanismus zugelassen werden. Der Auslaßdruck beim Absperren ist bei einem normalen Luftmotor von dem Einlaßdruck verhältnismäßig unbeeinflußt. Durch Ent­ lüften eines Teils der die Kammer 26 erreichenden Luft durch den einstellbaren Entlüftungsdurchgang 48 kann die Anstiegs­ geschwindigkeit des Drucks gesteuert werden. Eine geringere Anstiegsgeschwindigkeit wird dadurch erzielt, daß ein größerer Teil des Druckfluids durch das Meßventil 49 ausgelassen wird. Unter Verwendung der neuartigen Kombi­ nation der Druckregulierung und der Kammerentlüftung ist es möglich, eine verläßliche Absperrung über einen wei­ ten Bereich von Einlaßdruck-Einstellungen zu erzielen. Das Problem der vorzeitigen Absperrung kann durch diese Kombination ohne ungebührliche Toleranzkontrolle zwischen dem Ventil 21 und dessen Bohrung 20 beseitigt werden. Wäh­ rend der Motor arbeitet, ist der Druck im Einlaßdurchgang 4 beträchtlich niedriger als der Versorgungsdruck, da der Motor 11 ein großes Luftvolumen benutzt. Auch ist der Auslaß­ druck im Auslaßdurchgang 16 verhältnismäßig hoch, da große Luftvolumina durch den Motor 11 strömen.

Während die von dem Schraubenschlüssel angetriebene Mutter festgezogen wird, steigt die Drehmomentbelastung am Motor an und schließlich bleibt der Motor stehen. Während sich der Motor verlangsamt und zum Stillstand gelangt, wird sein Luftverbrauch vermindert. Der Luftdruck in der Ventilbetä­ tigungskammer 26 bleibt durch den Druckregler verhältnis­ mäßig konstant. Während die durch den Motor strömende Luft vermindert wird, wird auch der Auslaßdruck in der Ventilbe­ tätigungskammer 31 vermindert.

Schließlich werden die Differentialkräfte an dem Ventil- Steuerschieber 21 so verändert, daß das Ventil in seine geschlossene Position bewegt wird. Während sich das Ventil 21 seiner geschlossenen Stellung nähert, wie in der Fig. 2 gezeigt, öffnet es den kurzen Durchgang 27, so daß Luft frei von dem Einlaßdurchgang 4 in die Kammer 26 strömen kann. Dadurch wird die Fähigkeit des Druckreglers zur Regulierung des Drucks in der Kammer 26 überwunden und es entsteht ein rascher Druckanstieg, der die Bewegung des Ventils 21 in seine geschlossene Stellung unterstützt.

Das Ventil 21 verbleibt in seiner geschlossenen Stellung, wie in der Fig. 2 gezeigt, so daß der Motor 11 solange an­ gehalten wird, als das Drosselventil 5 offen bleibt. Wenn das Drosselventil 5 in seine geschlossene Stellung zurück­ geführt wird, fällt der Druck in der Kammer 26 rasch ab, und zwar aufgrund der Leckage am einstellbaren Entlüftungs­ durchgang 48. Während der Druck in der Kammer 26 abfällt, wird das Ventil 21 durch seine Feder 32 in seine offene Stellung zurückgeführt, in der es nunmehr für einen weiteren Betriebszyklus bereit ist.

Es wurde überdies gefunden, daß die Ansprechzeit des Ab­ sperrventils beträchtlich dadurch verbessert werden kann, daß für die Kammer 31 eine Entlüftung 50 vorgesehen wird. Diese Entlüftung verhindert, daß ein Luftpolster durch das Steuerschieberventil 21 eingesperrt wird, während sich die­ ses beim Absperren durch den Differentialdruck in seine ge­ schlossene Position bewegt.

Claims (6)

1. Druckmittelbetriebenes Werkzeug

• - mit einem Motor (10), der in einem Gehäuse (1) mit einem Einlaßdurch­ gang (4, 22, 23, 15) und einem Auslaßdurchgang (33) für das Druckmittel angeordnet ist,
• - mit einem in dem Einlaßdurchgang angeordneten druckmittelbetätigten Ventil (18, 20, 21, 24, 25), das zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist,
• - und mit einer federbelasteten Ventilbetätigungseinrichtung (31, 32), die mit dem Auslaßdurchgang (33) in Verbindung steht und die unter dem Druck des Druckmittels das Ventil (18, 20, 21, 24, 25) in seine offene Stellung drängt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18, 20, 21, 24, 25) mit einem mit dem Einlaßdurchgang (4, 22, 23, 15) in Verbindung stehenden Druckregler (42, 43, 47) sowie mit einer einstellbaren Entlüftung (48) für das das Ventil in seine Schließstellung drängende Druckmittel versehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (42, 43, 47) eine einstellbare Feder (45, 46) aufweist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ regler (42, 43, 47) eine federbelastete Kugel (43) und einen damit zu­ sammenwirkenden ringförmigen Sitz (44) aufweist.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung (48) über ein verstellbares Ventil (49) einstellbar ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Auslaß­ durchgang (33) eine weitere Entlüftung (50) für das Druckmittel vorge­ sehen ist.