DE3432376A1 - MOTORIZED SCREWDRIVER - Google Patents
MOTORIZED SCREWDRIVERInfo
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- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/141—Mechanical overload release couplings
Description
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HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum LiechtensteinHILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Principality of Liechtenstein
Die Erfindung betrifft ein motorisch betriebenes Schraubgerät mit einer zwischen einer Antriebseinheit und einer Antriebsspindel für das Werkzeug angeordneten Drehmomentbegrenzungskupplung, die ein mit der Antriebsspindel drehfest verbundenes Kupplungsteil aufweist, das unter der Kraft eines Federelementes mit einem Abtriebsteil der Antriebseinheit in Kupplungseingriff steht.The invention relates to a motor-operated screwdriver with a torque limiting coupling arranged between a drive unit and a drive spindle for the tool, which has a coupling part which is connected in a rotationally fixed manner to the drive spindle and which, under the force of a spring element in clutch engagement with an output part of the drive unit stands.
Mit bekannten motorisch betriebenen Schraubgeräten sollten Schrauben und dergleichen Elemente sowohl in Aufnahmewerkstücke eingedreht als auch im Gegendrehsinne wieder herausgedreht werden können. Die Uebertragung des vom Motor abgegebenen Drehmomentes an eine Antriebsspindel für das Werkzeug in Form eines Schraubeinsatzes erfolgt über eine Drehmomentbegrenzungskupplung. With known motor-driven screwdriving devices, screws and the like elements should be used in both receiving workpieces can be screwed in and screwed out again in the opposite direction. The transmission of the output from the engine Torque to a drive spindle for the tool in the form of a screw bit takes place via a torque limiting coupling.
Solche bekannte Drehmomentbegrenzungskupplungen weisen kugelförmige Kupplungsteile auf, die in der Antriebsspindel zugeordneten Mitnahmetaschen sitzen und federbelastet in Rastvertiefungen eines Abtriebsteils der Antriebseinheit einragen. An den Flanken der Rastvertiefungen stützen sich die Kupplungsteile zur Uebertragung des Drehmomentes ab, wobei die in Einschraubdrehrichtung gewandte Flanke der Uebertragung des Einschraubdrehmomentes dient, während die gegenüberliegende Flanke das Drehmoment beim Rückdrehen aufnimmt.Such known torque limiting couplings have spherical Coupling parts that sit in the drive spindle associated driver pockets and spring-loaded in locking recesses of a driven part of the drive unit protrude. The coupling parts are supported on the flanks of the locking depressions Transmission of the torque, with the flank facing in the screwing-in direction of the transmission of the screwing-in torque serves, while the opposite flank absorbs the torque when turning back.
Vielfach wird der Einschraubvorgang durch Ansprechen der Drehmomentbegrenzungskupplung beendet. Die Schraube ist diesfalls mit dem höchstmöglichen Drehmoment angezogen. Zum Lösen der Schraube bedarf es eines gegenüber diesem Einschraubdrehmoment höheren gegengerichteten Drehmomentes. Mit der bekannten Drehmomentbegrenzungskupplung ist aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung der Rastvertiefungen ein solches höheres Drehmoment nicht erzielbar, so dass ein Lösen bzw Rückdrehen der Schrauben nicht möglich ist. Zudem sind diese Drehmomentbegrenzungskupplungen in ihrem Aufbau komplex und störungsanfällig.In many cases, the screwing-in process is triggered by the response of the torque limiting clutch completed. In this case, the screw is tightened with the highest possible torque. To solve the The screw requires a torque that is higher in the opposite direction than this screw-in torque. With the well-known torque limiting clutch is due to the symmetrical design of the locking depressions such a higher torque not achievable, so that loosening or turning back the screws is not possible. In addition, these are torque limiting clutches complex in their structure and prone to failure.
Bei einem weiteren bekannten Schraubgerät mit Drehmomentbegrenzungskupplung sind die Rastvertiefungen für die kugelförmigen Kupplungsteile im Längsschnitt asymmetrisch ausgebildet. Dieses Gerät ist allerdings nicht zum Rückdrehen von Schrauben vorgesehen. Hier steht die der Einschraubdrehrichtung entgegengerichtete Flanke der Rastvertiefungen unter 90° zur Stirnfläche des Abtriebsteils, was zur Folge hat, dass bei einem allfälligen Rückdrehen kein Entkuppeln zustande käme und dadurch für die Bedienungsperson ein nicht akzeptierbares Sicherheitsrisiko entstehen würde.In another known screwdriver with a torque limiting clutch the locking recesses for the spherical coupling parts are designed asymmetrically in longitudinal section. This However, the device is not intended for turning back screws. The direction opposite to the screwing-in direction is shown here Flank of the locking depressions at 90 ° to the end face of the driven part, which means that in the event of a Turning back no decoupling would come about and thus an unacceptable safety risk for the operator would arise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubgerät zu schaffen, das ein zuverlässiges, nicht mit einem Sicherheitsrisiko verbundenes Rückdrehen von Schrauben erlaubt und sich durch einfachen Aufbau auszeichnet.The invention is based on the object of creating a screwdriving device that allows screws to be turned back reliably and without a safety risk characterized by its simple structure.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Abtriebsteil eine dem Kupplungsteil zugewandte Stirnverzahnung und das Kupplungsteil zum Kupplungseingriff mit dem Abtriebsteil eine Gegenverzahnung aufweist, wobei die Verzahnungen derart geneigte Flanken aufweisen, dass der Steigungswinkel der Gegenverzahnung des Kupplungsteiles in Einschraubdrehrichtung kleiner als der Steigungswinkel der Gegenverzahnung des Kupplungsteiles entgegen der Einschraubdrehrichtung ausgebildet ist.According to the invention, the object is achieved in that the stripping part a spur toothing facing the coupling part and the coupling part for coupling engagement with the output part has a counter-toothing, the toothing in such a way have inclined flanks that the pitch angle of the counter toothing of the coupling part in the screwing direction formed smaller than the pitch angle of the mating teeth of the coupling part opposite to the screwing direction is.
Durch die unterschiedlichen Steigungswinkel der Flanken werden je nach Drehrichtung unterschiedliche Drehmomente erzielt. Während der kleinere Steigungswinkel der Gegenverzahnung ein für den Einschraubvorgang ausreichendes Drehmoment zu übertragen vermag, gewährleistet der grössere Steigungswinkel ein entsprechend höheres Drehmoment entgegen der Einschraubdrehrichtung für das Herausdrehen der Schrauben. Im Bedarfsfalle gewährleistet die Flanke mit grösserem Steigungswinkel ein sicheres Entkuppeln durch Ausrücken der Gegenverzahnung des vorzugsweise scheibenförmigen Kupplungsteiles.Due to the different angles of inclination of the flanks, different torques are achieved depending on the direction of rotation. While the smaller helix angle of the counter-toothing to transmit a sufficient torque for the screwing-in process capable, the larger pitch angle ensures a correspondingly higher torque against the screwing direction for unscrewing the screws. If necessary, the flank guarantees a larger pitch angle Safe decoupling by disengaging the counter-toothing of the preferably disk-shaped coupling part.
Optimale Ansprechmomente sowohl für den Einschraubvorgang als auch für das Herausdrehen werden vorzugsweise dadurch erreicht, dass der kleinere Steigungswinkel 20 bis 40°, vorzugsweise 25 bis 35°, und der grössere Steigungswinkel 42 bis 55°, vorzugsweise 45 bis 52°, beträgt. Einfachheitshalber sind die Zähne als gerade Radialzähne gestaltet.Optimal response torques for both screwing in and unscrewing are preferably achieved by that the smaller angle of inclination 20 to 40 °, preferably 25 to 35 °, and the larger angle of inclination 42 to 55 °, preferably 45 to 52 °. For the sake of simplicity, the teeth are designed as straight radial teeth.
Zur Erzielung geringen Verschleisses weisen die Verzahnungen mit Vorteil über deren gesamte Stirnseite gleiche Höhe auf. Dadurch wird eine grosse gegenseitig wirkende Angriffsfläche für die Zähne geschaffen.To achieve low wear, the toothing has with advantage over the entire face of the same height. This creates a large, mutually acting attack surface created for the teeth.
Der optimale Zeitpunkt für das Ansprechen der Drehmomentbegrenzungskupplung wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung gewährleistet, indem die Höhe der Verzahnungen 3 bis 7 %, vorzugsweise 5 %, des Aussendurchmessers der Verzahnungen beträgt.The optimum time for the torque limiting clutch to respond is ensured according to a further proposal of the invention by the height of the teeth 3 to 7%, preferably 5% of the outer diameter of the teeth.
Gleichmässige Kräfteverteilung über die gesamte Zahnbreite und dadurch reduzierter Verschleiss wird in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Dicke der Zähne vom Zentrum der Verzahnungen weg zunimmt.Uniform distribution of forces over the entire tooth width and thus reduced wear is a further development of the invention achieved by the fact that the thickness of the teeth increases away from the center of the teeth.
Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is now intended to reproduce, for example, on the basis of it Drawings are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Ansicht des Schraubgerätes gemäss Erfindung;1 shows a view of the screwing device according to the invention;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Vorderbereich des Schraubgerätes nach Fig. 1, in Vergrösserung;FIG. 2 shows a longitudinal section through the front area of the screwing device according to FIG. 1, enlarged; FIG.
Fig. 3 eine Stirnansicht des Kupplungsteiles mit Gegenverzahnung; 3 shows an end view of the coupling part with counter-toothing;
Fig. 4 eine vergrösserte Abwicklung der Gegenverzahnung des Kupplungsteiles im Schnitt.4 shows an enlarged development of the counter-toothing of the coupling part in section.
Das Schraubgerät nach Figur 1 weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Gerätegehäuse mit einem von diesem seitwärts abstehenden Handgriff 2 auf. Der Stromzuleitung dient ein in den Handgriff 2 mündendes Kabel 3. Ueber einen Trigger 4 wird das Schraubgerät ein- bzw ausgeschaltet. An das Gerätegehäuse 1 schliesst vorderseitig eine Betätigungshülse 5 und an diese ein insgesamt mit 6 bezeichneter Tiefenanschlag an. Dieser wird vom Arbeitsende eines Schraubeinsatzes 7 axial überragt.The screwdriver according to FIG. 1 has a device designated as a whole by 1 Device housing with a handle 2 protruding sideways from this. The power supply is used in the handle 2 opening cable 3. The screwing device is switched on or off via a trigger 4. Closes to the device housing 1 on the front side an actuating sleeve 5 and on this a total of 6 designated depth stop. This is the end of work a screw insert 7 protrudes axially.
Die Figur 2 zeigt den Stummel der Antriebswelle 8 eines Motors. Mit dem endseitigen Ritzel 8a der Antriebswelle 8 kämmt ein Abtriebsteil in Form eines Zahnrades 9, das über ein Drehlager 11 auf einer insgesamt mit 12 bezeichneten, axial unterteilten Antriebsspindel frei drehbar gelagert ist. Nach hinten ist dasFigure 2 shows the stub of the drive shaft 8 of a motor. With the end-side pinion 8a of the drive shaft 8 meshes Output part in the form of a gear 9, which is axially subdivided via a pivot bearing 11 on a generally designated 12 Drive spindle is freely rotatable. That is to the rear
Zahnrad 9 durch ein Rollenlager 13 abgeschultert. An der gegenüberliegenden Seite weist das Zahnrad 9 eine Stirnverzahnung 9a auf. Der Antriebsspindel 12 ist, durch eine Keilwellenverzahnung 14 gegen Drehen gesichert, ein scheibenförmiges Kupplungsteil 15 verschiebbar zugeordnet. Dieses weist eine korrespondierende Gegenverzahnung 15a auf.Gear 9 shouldered by a roller bearing 13. On the opposite On the side, the gear wheel 9 has a spur toothing 9a. The drive spindle 12 is splined 14 secured against rotation, assigned a disk-shaped coupling part 15 displaceably. This has a corresponding Counter toothing 15a.
Die Gegenverzahnung 15a des Kupplungsteiles 15 wird von der Kraft eines durch Tellerfedern gebildeten, insgesamt mit 16 bezeichneten Federelementes mit der Stirnverzahnung 9a des Zahnrades 9 in Eingriff gehalten. Das Federelement 16 stützt sich über ein weiteres Rollenlager 17 und einen Sicherungsring 18, der in einer Anschlagbuchse 19 festsitzt, nach vorne ab. Das Zahnrad 9, das Kupplungsteil 15 und das Federelement 16 bilden zusammen eine insgesamt mit 21 bezeichnete Drehmomentbegrenzungskupplung .The counter-toothing 15a of the coupling part 15 is formed by the force of a plate spring, a total of 16 designated spring element with the spur teeth 9a of the gear 9 held in engagement. The spring element 16 is supported to the front via a further roller bearing 17 and a locking ring 18, which is stuck in a stop bushing 19. The gear wheel 9, the coupling part 15 and the spring element 16 together form a torque limiting coupling designated as a whole by 21 .
Der Drehlagerung des hinteren Abschnittes 22 der Antriebsspindel 12 dient ein Kugellager 23, das auf dem Abschnitt 22 zwischen einem Stützring 24 und einer Schulter 22a axial unverschieblich festsitzt. Die Anschlagbuchse 19 steht über ein Gewinde 25 mit dem Gerätegehäuse 1 in durch Drehen verschieblicher Verbindung. In einer Radialbohrung 19a trägt die Anschlagbuchse 19 eine Rastkugel 26, die von einer Druckfeder in über die Innenfläche des Gerätegehäuses 1 verteilt angeordnete Längsnuten 28 einrastet. Ein Verdrehen der Anschlagbuchse 19 kann demnach nur unter Ueberwindung dieser Verrastung erfolgen. The pivot bearing of the rear section 22 of the drive spindle 12 is a ball bearing 23, which is on the section 22 between a support ring 24 and a shoulder 22a is axially immovable. The stop bushing 19 is on Thread 25 with the device housing 1 in a movable connection by turning. The stop bushing carries in a radial bore 19a 19 a locking ball 26, which is arranged distributed over the inner surface of the device housing 1 by a compression spring Longitudinal grooves 28 snap into place. A rotation of the stop bushing 19 can therefore only take place by overcoming this latching.
Auf die Anschlagbuchse 19 ist ein Skalenring 29 aufgepresst. Das Ablesen der jeweils eingestellten Drehmoment-Stufe ermöglicht ein Sichtfenster 31 im Gerätegehäuse 1. Die maximale und minimale Einstellung des Drehmomentes wird durch einen in der Anschlagbuchse 19 sitzenden Stift 32 begrenzt.A scale ring 29 is pressed onto the stop bushing 19. Reading of the currently set torque level enables a viewing window 31 in the device housing 1. The maximum and minimum setting of the torque is through a in the Stop bush 19 seated pin 32 limited.
Im Vorderbereich der Anschlagbuchse 19 ist ein Drehlager 33 für den vorderen Abschnitt 34 der Antriebsspindel 12 vorgesehen. Ferner sitzt vor dem Drehlager 33 ein Dichtungsring 35. Ueber ein weiteres Gewinde 36 steht mit der Anschlagbuchse 19 ein Anschlussring 37 in Schraubverbindung, der Teil des Tiefenanschlages 6 ist.In the front area of the stop bushing 19 is a pivot bearing 33 for the front portion 34 of the drive spindle 12 is provided. Furthermore, a sealing ring 35 is seated in front of the rotary bearing 33 Another thread 36 is screwed to the stop bush 19, a connecting ring 37, which is part of the depth stop 6 is.
Die aus Kunststoff bestehende Betätigungshülse 5 trägt ein mit dieser fest verbundenes Verbindungselement 38 in Form eines eingegossenen Bolzens. Der nach vorne weisende freie Endbereich 38a des Verbindungselementes 38 ragt in eine Axialbohrung 37a des Anschlussringes 37 ein. Der gegenüberliegende hintere freie Endbereich 38b des Verbindungselementes 38 greift in RastÖffnungen 19b der Anschlagbuchse 19 ein, deren mehrere stirnseitig auf einer Kreisbahn angeordnet sind. In dieser Eingriffsstellung des Verbindungselementes 38 wird die Betätigungshülse 5 durch rastenden Eingriff eines an federbaren Fingern angeordneten Wulstes 5a in einer umlaufenden Nut 19c der Anschlagbuchse 19 gehalten.The actuating sleeve 5 made of plastic carries a with it this firmly connected connecting element 38 in the form of a cast bolt. The forward-facing free end area 38a of the connecting element 38 protrudes into an axial bore 37a of the connecting ring 37. The opposite rear free End area 38b of connecting element 38 engages in latching openings 19b of the stop bushing 19, several of which are arranged on the end face on a circular path. In this engaged position of the connecting element 38, the actuating sleeve 5 is arranged by locking engagement of a springable finger Bead 5a held in a circumferential groove 19c of the stop bush 19.
Für den Arbeitseinsatz des Schraubgerätes wird in eine Aufnahmeöffnung 39 der Antriebsspindel 12 der Schraubeinsatz 7 drehschlüssig eingesetzt. Im Schraubbetrieb ist der vordere Abschnitt 34 der Antriebsspindel 12 zum hinteren Abschnitt 22 hin verschoben, so dass durch gegenseitigen Eingriff von Klauenzahnkränzen 34a, 22b die Antriebsspindel 12 eine drehschlüssige Einheit bildet.A receiving opening is used for working with the screwdriver 39 of the drive spindle 12 of the screw bit 7 is inserted in a rotationally locked manner. The front section is in screwdriving mode 34 of the drive spindle 12 moved towards the rear section 22, so that by mutual engagement of claw sprockets 34a, 22b, the drive spindle 12 forms a rotationally locking unit.
Das von der Antriebswelle 8 eingeleitete Drehmoment wird so über die Drehmomentbegrenzungskupplung 21 auf die Antriebsspindel 12 und von dieser auf den Schraubeinsatz 7 übertragen.The torque introduced by the drive shaft 8 is transmitted to the drive spindle via the torque limiting coupling 21 12 and transferred from this to the screw bit 7.
Das von der Drehmomentbegrenzungskupplung 21 übertragbare Drehmoment wird durch Aenderung der axialen Position der Anschlagbuchse 19 eingestellt. Hierzu muss diese verdreht werden, was mit Hilfe der Betätigungshülse 5 bewerkstelligt wird. Ein manuelles Verdrehen der Betätigungshülse 5 bewirkt aufgrund des Eingriffs des Verbindungselementes 38 in einer der Rastöffnun-The torque that can be transmitted by the torque limiting clutch 21 is set by changing the axial position of the stop bush 19. To do this, this has to be twisted, what is accomplished with the aid of the actuating sleeve 5. A manual rotation of the actuating sleeve 5 causes due to the Engagement of the connecting element 38 in one of the locking openings
gen 19b die drehschlüssige Mitnahme der Anschlagbuchse 19. Diese wird dabei über das Gewinde 25 axial versetzt.gen 19b, the rotationally locking entrainment of the stop bushing 19. This is axially displaced via the thread 25.
Zur Aenderung der axialen Position des Tiefenanschlags 6 bedarf es einer axialen Versetzung des Anschlussringes 37. Hierzu wird die Betätigungshülse 5 bis zum Auflaufen an einem in der Anschlagbuchse 19 gehaltenen Stoppring 41 vorgezogen. Das Verbindungselement 38 gelangt dadurch ausser Eingriff mit der Anschlagbuchse 19. Anschliessendes Verdrehen der Betätigungshülse 5 bewirkt durch den Eingriff des Endbereichs 38a die Drehmitnahme des Anschlussringes 37, so dass dieser über das Gewinde 36 gegenüber der Anschlagbuchse 19 axial versetzt wird. Dabei unterbindet die in Rastposition befindliche Rastkugel 26 ein Mitdrehen der Anschlagbuchse 19.To change the axial position of the depth stop 6, an axial displacement of the connecting ring 37 is required the actuating sleeve 5 is pulled forward until it runs into a stop ring 41 held in the stop bushing 19. The connecting element 38 thereby disengages from the stop bushing 19. Subsequent rotation of the actuating sleeve 5 causes the connection ring 37 to be rotationally driven by the engagement of the end region 38a, so that it is opposite via the thread 36 the stop sleeve 19 is axially offset. The locking ball 26, which is in the locking position, prevents the Stop bush 19.
Die in Fig. 3 gezeigte Gegenverzahnung 15a des Kupplungsteiles 15 ist formlich gegengleich zu der Stirnverzahnung 9a des Zahnrades 9. Die einzelnen auf das Zentrum des Kupplungsteiles 15 zu gerichteten Zähne weisen eine vom Zentrum weg zunehmende Dicke D auf. Ferner ist die Keilwellenverzahnung 14 am Kupplungsteil 15, die einen drehschlüssigen Sitz auf der Antriebsspindel 12 schafft, deutlich erkennbar. The counter-toothing 15a of the coupling part 15 shown in FIG. 3 is formally opposite to the face toothing 9a of the gearwheel 9. The individual teeth directed towards the center of the coupling part 15 have an increasing direction away from the center Thick D on. Furthermore, the splined shaft toothing 14 on the coupling part 15, which creates a rotationally locked seat on the drive spindle 12, can be clearly seen.
Die der Fig. 4 entnehmbare Höhe H der Gegenverzahnung 15a entspricht etwa 5 % des Aussendurchmessers d der Gegenverzahnung 15a (Fig.3). In Umfangsrichtung ist am Grund der Gegenverzahnung 15a zwischen den Zähnen ein Abstand vorgesehen. Die Gegenverzahnung weist Flanken mit unterschiedlicher Neigung auf, wobei die der Einschraubbewegung y dienende Flanke einen mittleren Steigungswinkel oc von ca. 30° aufweist. Der mittlere Steigungswinkel β der der Herausschraubbewegung χ dienenden anderen Flanke beträgt etwa 48°. Unter mittlerem Steigungswinkel wird der arithmetische Mittelwert des sich entsprechend dem Zentrumsabstand über die Breite der Zähne ändernden Steigungswinkels der jeweiligen Flanke verstanden. Durch diese Flankenneigung ist gewährleistet, dass die Drehmomentbegrenzungskupplung 21 ein gegenüber dem Einschraubdrehmoment höheres Herausschraubdrehmoment aufzubringen vermag.The height H of the counter-toothing 15a, which can be gathered from FIG. 4, corresponds to approximately 5% of the outer diameter d of the counter-toothing 15a (FIG. 3). In the circumferential direction, a spacing is provided between the teeth at the base of the counter-toothing 15a. The counter-toothing has flanks with different inclinations, the flank used for the screwing-in movement y having a mean angle of inclination oc of approx. 30 °. The mean angle of inclination β of the other flank used for the screwing out movement χ is approximately 48 °. The mean helix angle is understood to be the arithmetic mean value of the helix angle of the respective flank that changes over the width of the teeth in accordance with the center distance. This flank inclination ensures that the torque limiting coupling 21 is able to apply a screwing-out torque that is higher than the screwing-in torque.
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| JPS6165784A (en) | 1986-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |