DE3603327A1

DE3603327A1 - Impulswerkzeug mit abschalteinrichtung

Info

Publication number: DE3603327A1
Application number: DE19863603327
Authority: DE
Inventors: Reginald W. Belle Mead N.J. Pauley
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1985-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1986-08-07
Also published as: FR2587264A1; GB2170435B; SE8600492L; FR2587264B1; GB8530713D0; CA1246946A; SE8600492D0; JPS61178185A; GB2170435A; US4604943A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Impulswerkzeuge, insbesondere Werkzeuge, die einen Antriebsmotor bei einem vorbestimmten abgegebenen Drehmoment abschalten.

►v Bekannte Werkzeuge mit drehmomentempfindlichen Abschaltvorrichtungen haben entweder einen Kolben, der auf der Mittellinie des Impulsmechanismus gelagert ist und der eine Stange auf der Mittellinie des Motors bewegt, um eine Abschaltvorrichtung zu betätigen, oder sie haben einen Kolben, der versetzt zu der Mittellinie gelagert ist und der ein komplexes und unzuverlässiges, ringförmiges Luftventil bewegt. Diese beiden Anordnungen sind unerwünscht, weil sie das Werkzeug verhältnismäßig lang und schwer machen, weil sie die Ventilanordnung und die Öffnungssteuerung kompliziert machen und weil sie nur eine unzureichende Wirkungs- und Arbeitsweise bieten.

A Durch die Erfindung wird ein Impulswerkzeug geschaffen, das ein Abschaltsystem hat, mit dem ein leichteres, einfacheres und zuverlässigeres Werkzeug hergestellt werden kann. Dies wird zum Teil dadurch erreicht, daß der Abschaltkolben in dem Gehäuse des Impulsmechanismus an einer Stelle angeordnet ist, wo entsprechender Raum zur Verfügung steht, wodurch die Notwendigkeit zur Vergrößerung der Größe des Geräts beseitigt wird, und zum Teil dadurch, daß die Bewegung des Abschaltkolbens übertragen wird, ohne daß eine komplexe rückwärtige Abdeckung oder eine komplizierte Spindelanordnung oder andere mechanische Gelenke benötigt werden, um Reibungsprobleme zu vermindern, und schließlich dadurch, daß weniger Abdichtungen erforderlich sind.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.

_p Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Impulswerkzeugs. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine bruchstücksweise seitliche Schnittansicht der Impulseinheit und des Motors des Werkzeugs von Fig. 1, wobei der Schnitt durch die Impulseinheit längs der Linie 3-3 von Fig. 2 verläuft.

Fig. 4 ist eine teilweise Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 von Fig. 2.

Wie Fig. 1 zeigt, hat ein Impulswerkzeug 10 eine Verkleidung 11 mit einer Trommel 12 und einem Handgriff 13. Ein Luftmotor 16 bekannter Art ist innerhalb der Verkleidung 11 angeordnet und hat einen Rotor 44 und eine sich nach vorn erstreckende Welle 43. Ein Gehäue 40 ist mit der Welle 43 verbunden und wird um seine Achse durch den Luftmotor gedreht. Eine drehbare Spindel 14 ist innerhalb eines Hohlraums 41 innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet, wobei sich der Hohlraum 41 parallel zu der Achse erstreckt. Die Spindel 14 ragt von einem vorderen Ende der Trommel 12 vor, und an ihr ist ein abnehmbarer Werkzeughalter oder eine Muffe 15 starr angebracht, der bzw. die dazu dient, ein Befestigungselement oder ein anderes Werkstück drehend anzutreiben.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, weist eine Einrichtung zur Verbindung des Luftmotors 16 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle bekannter Art einen Einlaßkanal 17 auf sowie ein

herkömmliches, normalerweise geschlossenes, Strömungssteuerventil 18, das durch einen Handgriff 19 gesteuert wird, einen Kanal 21, eine Abschaltventilanordnung 20 und einen Kanal 22, der mit dem Luftmotor 16 verbunden ist.

Eine Einrichtung zum pulsierenden Drehen der Spindel 14 in bezug auf das Gehäuse 40 weist den Hohlraum 41 auf, der in bezug auf die Achse der Welle 43 exzentrisch angeordnet ist und sich parallel zu dieser erstreckt und der ein Fluid_y wie zum Beispiel Öl, enthält. Die Spindel 14 befindet sich innerhalb des Hohlraums 41 und erstreckt sich durch diesen, und sie ist an einem Ende des Gehäuses in einem Lager 42 drehbar gelagert, um so um eine Drehachse verdrehbar zu sein. Am anderen Ende ist das Gehäuse 40 durch eine Keilverbindung 48 mit der Welle 43 verbunden und angetrieben.

Eine Abschalteinrichtung zum Steuern der pulsierenden Drehung der Spindel 14 und zum Anhalten der Spindeldrehung bei vorbestimmten Drehmomentbeträgen weist einen L-förmigen Arm 23 auf, der einen ersten Abschnitt 24 hat, der sich längs der Achse der Welle 43 und durch diese hindurch von einem ersten Ende vor dem Luftmotor 16 zu einem zweiten Ende 75 hinter dem Luftmotor 16 erstreckt. Der Arm 23 hat einen zweiten Abschnitt 25, der an einem ersten Ende mit dem ersten Ende des ersten Abschnitts 24 verbunden ist und der sich senkrecht zu der Achse der Welle 43 erstreckt. Eine Aktivierungseinrichtung zum Liefern einer mechanischen Bewegung in Abhängigkeit von dem vorbestimmten oder vorgewählten Drehmomentniveau ist mit der Spindel 14 und dem Gehäuse 40 verbunden. Eine Stange 69 ist innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und gegenüber der Welle 43 seitlich versetzt und parallel zu dieser. Eine Druckeinrichtung 28 zum Bewegen der Stange 69 in Abhängigkeit von einem vorgewählten Drehmomentniveau ist mit der Stange 69 verbunden. Eine Einrichtung 27 zum Absperren der Druckluftquelle gegenüber dem Luftmotor 16 ist benachbart dem zweiten Ende 75 des ersten Abschnitts 24 des Arms 23 angeordnet.

Die Einrichtung 27 zum Absperren der Luftdruckquelle weist ein Kugelventil 32 und ein Abschaltventil 20 auf. Das Abschaltventil 20 hat ein gleitend gelagertes Ablaßventil oder Entleerungsventil 26, das durch eine Schraubenfeder 31 in die dargestellte Lage vorgespannt ist, die es gestattet, daß Druckluft von dem Kanal 21 durch den Kanal 22 zu dem Motor 16 fließt.

Das Kugelventil 32 ist mit einer Kammer 37 in dem Ventil 20 über einen Luftkanal 36 verbunden und hat eine Kugel 33, die durch eine Schraubenfeder 34 in einer Kugelkammer 35 auf einem Kugelsitz 30 gehalten ist, um den Luftdurchgang abzudichten. Der Kanal 36 und die Kammer 35 sind mit dem Kanal 21 durch eine Gruppe von Verbindungslöchern 38 und durch die Kammer 37 in dem Ventil 20 verbunden. Wenn die Kugel 33 von dem Kugelsitz 30 wegbewegt wird, entweicht Druckluft schnell aus der Kammer 37, und die Druckluft im Kanal 21 treibt das Ablaßoder Entleerungsventil 26 gegen die Feder 31 in eine Stellung, in der eine Dichtung 39 an einem Dichtungssitz 29 anliegt, um die Luftströmung von dem Kanal 21 in den Kanal 22 zu blockieren und den Luftmotor 16 abzuschalten.

Der Abschnitt 24 des Arms 23 erstreckt sich längs der Achse der Luftmotorwelle 43 und durch diese hindurch, und der Abschnitt 25 des Arms 23 erstreckt sich senkrecht zu der Achse. Die Stange 69 und der Arm 23 sind relativ so zueinander angeordnet, daß eine Bewegung der Stange 69 den Arm 23 durch Berührung eines Teils des Abschnitts 25 bewegt und dadurch den Arm 23 rückwärts bewegt. Eine Rückwärtsbewegung des Arms 23 veranlaßt das zweite Ende 75 des Abschnitts 24, das Ventil 32 zu berühren und die Kugel 33 zur Betätigung des Ventils 32 zu bewegen und die Luftdruckquelle durch Betätigung des Ablaßventils 26 von dem Luftmotor 16 zu trennen.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist die Druckeinrichtung 28 zum Bewegen der Stange 69 in Abhängigkeit von einem vorgewähl-

ten Drehmomentniveau eine Dichtungseinrichtung auf, um den Hohlraum 41 in eine Hochdruckkammer 45 und eine Niederdruckkammer 46 während eines Teils der Drehung des Gehäuses 40 relativ zu der Spindel 14 zu unterteilen. Eine Platte oder Schneide 47 ist gleitfähig innerhalb eines Querschlitzes 53 in der Spindel 14 gelagert, und ein Paar einander gegenüberliegender Stege 49 und 54, die durch Hinterschneidungen 50 getrennt sind, sind in dem Hohlraum 41 an dem Gehäuse 40 vorgesehen. Die Spindelschneide 47 und die Spindel 14 wirken mit den Stegen 49 und 54 zusammen, um den Hohlraum 41 während eines Teils der Drehung des Gehäuses 40 relativ zu der Spindel 14 dynamisch abzudichten, um einen Druckimpuls in dem Fluid zu erzeugen. Dieser Impuls veranlaßt die Schneide 47 und die Spindel 14, die Muffe 15 mit der Energie drehend anzutreiben, die in dem rotierenden Gehäuse 40 und dem Rotor 44 des Luftmotors 16 gespeichert ist. Die so gebildete Dichtung liefert jeweils einen Hochdruckimpuls pro Umdrehung, wenn die exzentrische Bohrung des Hohlraums 41 und die Spindel 14 den oberen Steg 49 und die Schneide 47 den unteren Steg 54 berühren. Bei allen anderen Drehstellungen zwischen dem Gehäuse 40 und der Spindel 14 besteht ein Schlitz zwischen der Spindel 14 und dem Gehäuse 40, der es gestattet, daß das Fluid übertritt, und das Gehäuse 40 kann frei in bezug auf die Spindel 14 rotieren.

Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, hat ein Abschaltsystem, das in dem im Gehäuse 40 zwischen einer vorderen Abdeckung 51 und einer hinteren Abdeckung 52 verfügbaren Raum angeordnet ist, eine Verbindungskammer 55, die mit der Hochdruckkammer 45 durch einen Kanal 56 verbunden ist, wobei ein Kanal 57 die Verbindungskammer 55 mit einer Kammer 58 und ein Kanal 59 die Kammer 58 mit der Niederdruckkammer 46 verbindet.

Ein Kolben 63 ist gleitend in einem Kolbengehäuse 76 gelagert, das in der Kammer 55 angeordnet ist, und er wird in offener Stellung durch eine Schraubenfeder 64 gehalten, wodurch eine Fluidströmung um eine Abdichtungskugel 65 herum in einen Kanal 66 gestattet ist. Wenn die Strömung durch den Kolben

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63 zunimmt und wenn sich hoher Druck in dem Kanal 56 entwikkelt, wird über den Kolben 63 eine Druckdifferenz erzeugt, die die Feder 64 überwindet und den Kolben 63 in eine Stellung gegen die Kugel 65 bewegt, um die Fluidströmung zu blockieren. Dieses Umgehungs-Steuerungsventil steuert den Zyklus der Impulse, wie es im Stand der Technik bekannt ist.

Eine durch eine Schraubenfeder 61 belastete Kugel 60 in der Kammer 55 blockiert die Strömung des Fluids von dem Kanal zu dem Kanal 57, bis eine bestimmte Druckhöhe erreicht ist, die von der Kraft abhängt, die an der Feder 61 durch eine Einstellschraube 62 eingestellt wird. Wenn der Druck in der Kammer 55 das eingestellte Niveau übersteigt, strömt Fluid durch den Kanal 57 und zwingt einen Kolben 67 in der Kammer 58, der durch eine Schraubenfeder 68 belastet ist, sich aus einer Bohrung 77 in der Kammer 58 herauszubewegen.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, erstreckt sich die Stange 69 durch die rückwärtige Abdeckung 52. Der Abschnitt 25 des Arms 23 ist in bezug auf die Stange 69 durch einen Schlitz 72 festgelegt. Eine Rückwärtsbewegung der Stange 69 zwingt den Arm 23 unter Führung von einer Lagerfläche 78 zu gleiten. Das Ende 75 des Armabschnitts 24 steht in enger Nachbarschaft zu der Kugel 33. Die Rückwärtsbewegung der Stange 69 wird von der radial versetzten Stellung der Stange 69 gegenüber der Achse 43 übertragen, um die Kugel 33 von ihrem Sitz wegzubewegen .

Beim Betrieb des Impulswerkzeugs 10 veranlaßt ein Niederdrücken des Handgriffs 19 die Druckluft, durch den Einlaßkanal 17 und das Steuerventil 18 zu dem Kanal 22 und zu dem Motor 16 zu.fließen. Die dem Luftmotor 16 zugeführte Druckluft treibt den Motor drehend an und verdreht über die Keilverbindungen 48 das Gehäuse 40. Diese Drehung des Gehäuses 40 und seiner Bestandteile veranlaßt die Spindelschneide 47, mit den Stegen 49 und 54 zusammenzuwirken, um den Hohlraum 41 in die Hochdruckkammer 45 und die Niederdruckkammer 46 zu unterteilen

und einen Druckimpuls in der Kammer 45 und auf die Spindelschneide 47 zu erzeugen. Der Druckimpuls veranlaßt die Spindel 14, Drehmoment zu entwickeln und dadurch die Muffe 15 drehend anzutreiben. Auf diese Weise wird das Befestigungselement oder ein anderes Werkstück durch aufeinanderfolgende Drehimpulse angetrieben, bis das Widerstands-Drehmoment den Hochdruck in der Kammer 45 ausreichend hoch ansteigen läßt, um die vorher eingestellte Kraft der Feder 61 zu überwinden.

Zu dieser Zeit bewegt das Fluid in der Kammer 55 die Kugel 60 ausreichend weit, um genügend Strömung zu liefern, um den Kolben 67 aus seiner Bohrung herauszubewegen. Das Ende der Kolbenstange 69 bewegt den Arm 23 nach hinten, um die durch die Kugel 33 gebildete Dichtung zu öffnen, worauf die Kugelkammer 35 und die Kammer 37 des Ventils 20 zur Atmosphäre hin geöffnet werden. Das Entlüften der Kammer 37 bewegt das Ventil 20 in eine geschlossene Stellung, wodurch die Strömung von Druckluft von dem Kanal 21 zu dem Kanal 22 unterbunden und der Luftmotor 16 abgeschaltet wird.

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Claims

HELMUT SCHROETEH KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL-INC.

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN P ATEN T ATTO RN E YS

Ingersoll-Rand Company ir-104

3. Februar 1986 L/Be

.Impulswerkzeug mit Abschalteinrichtung

Patentansprüche

Luftbetriebenes Werkzeug mit Drehmomentsteuerung, mit einem Luftmotor (16), der an eine Druckluftquelle anschließbar ist, einer mit dem Luftmotor verbundenen drehbaren Spindel (14), einer Einrichtung (43) zum Drehen der Spindel und einer Abschalteinrichtung (27) zur Steuerung der Drehung der Spindel und zum Anhalten der Drehung der Spindel bei einem Drehmoment vorgewählter Höhe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung eine Betätigungseinrichtung (28) aufweist, die mit der Spindel(14) verbunden ist und die eine mechanische Bewegung in Abhängigkeit von der Höhe des vorgewählten Drehmoments liefert, daß die Abschaltvorrichtung einen Arm (23) aufweist, der einen ersten Abschnitt (24) hat, der sich längs einer Achse erstreckt, sowei einen zweiten Abschnitt (25), der sich von dieser Achse weg erstreckt, wobei der zweite Abschnitt (25) einen Teil hat, der benachbart zu der Betätigungseinrichtung (28) angeordnet und so positioniert ist, daß eine Bewegung der Betätigungseinrichtung den Arm (23) bewegt, und daß eine Einrichtung (27) mit dem Arm (23) an dessen erstem Abschnitt (24) verbunden ist, um bei Bewegung des Arms (23) die Druckluftquelle von dem Luftmotor (16) zu trennen.

KLAUS LEHMANN ■ LI PO WSK YSTRASSE 10 HELMUT SCHROETER · BOCKSGASSE

TELEFON: 089-725 20 71 · D-SOOOMGNCHENrO TEL. 07171 - 56 90 · D-7070 SCHWAB. GMOND

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2. Luftbetriebenes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung eine Ventilanordnung (27) aufweist, die rückwärts von dem Luftmotor (16) angeschlossen und so angeordnet ist, daß sie mit dem Arm (23) verbunden und durch Rückwärtsbewegung des Arms betätigt wird, und die so ausgebildet ist, daß sie bei B'ewegung der Ventilanordnung (27) ein Trennen der Luftdruckquelle von dem Luftmotor (16) bewirkt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Stange (69) und eine mit der Stange verbundene Druckeinrichtung (28) zur Bewegung der Stange in Abhängigkeit von der Höhe des Drehmoments aufweist, und daß der Arm (23) so angeordnet ist, daß eine Bewegung der Stange den Arm bewegt.

4. Luftbetriebenes Werkzeug mit Drehmomentsteuerung, mit einem Luftmotor (16) mit einer um eine Achse drehbaren Welle (43), einer Einrichtung (17) zum Verbinden des Luftmotors mit einer Druckluftquelle zum Drehen der Welle des Luftmotors um die Achse, mit einem vor dem Luftmotor (16) angeordneten Gehäuse (40), das mit der Welle (43) verbunden und mit dieser drehbar ist und einen Hohlraum (41) aufweist, der sich parallel zu der Achse erstreckt, wobei eine drehbare Spinel (14) innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und eine Einrichtung zum Drehen der Spindel in bezug auf das Gehäuse vorgesehen ist, und wobei eine Abschalteinrichtung (27) zum Steuern der Drehung der Spindel und zum Anhalten der Spindeldrehung bei einem Drehmoment einer vorgewählten Höhe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung (27) eine Betätigungseinrichtung (28) aufweist, die mit dem Gehäuse (40) verbunden ist, um eine mechanische Bewegung in Abhängigkeit von der Höhe des Drehmoments zu liefern, daß ein L-förmiger . Arm (23) vorgesehen ist, der einen ersten Abschnitt (24) aufweist, der sich längs der und durch die Achse der Welle (43) des Luftmotors (16) hindurch von einem ersten Ende

zu einem zweiten Ende erstreckt, und daß ein zweiter Abschnitt (25) des Arms (23) mit dem ersten Abschnitt (24) an dem ersten Ende verbunden ist und sich unter einem Winkel zu der Achse erstreckt, daß der zweite Abschnitt (25) einen Teil hat, der benachbart zu der Betätigungseinrichtung (28) angeordnet und so positioniert ist, daß eine Bewegung der Betätigungseinrichtung (28) den Arm (23) bewegt, und daß eine Einrichtung (27) benachbart zu dem zweiten Ende des ersten Abschnitts (24) des Arms (23) vorgesehen ist, um die Druckluftquelle bei Bewegung des Arms von dem Luftmotor (16) zu trennen.

5. Luftwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (28) eine Stange (69) innerhalb des Gehäuses (40) aufweist, die gegenüber der Achse versetzt ist und sich im wesentlichen parallel zu der Achse erstreckt, und daß mit der Stange (69) eine Druckeinrichtung (28) zur Bewegung der Stange in Abhängigkeit von der Höhe des Drehmoments verbunden ist, und daß der Arm (23) so angeordnet ist, daß eine Bewegung der Stange (69) den Arm (23) bewegt.

6. Luftbetriebenes Werkzeug mit Drehmomentsteuerung, mit einem Luftmotor (16) mit einer um eine Achse drehbaren Welle (43), mit einer Einrichtung (17) zum Verbinden des Luftmotors (16) mit einer Druckluftquelle zum Drehen der Welle des Luftmotors um die Achse, mit einem vor dem Luftmotor (16) angeordneten Gehäuse (40), das mit der Welle (43) verbunden und gemeinsam mit dieser drehbar ist und einen Hohlraum (41) aufweist, der sich parallel zu der Achse erstreckt, mit einer drehbaren Spindel (14) innerhalb des Hohlraums (41), mit einer Einrichtung zum pulsierenden Drehen der Spindel (14) relativ zu dem Gehäuse (40), und mit einer Abschalteinrichtung (27) zum Steuern der Drehung der Spindel (14) und zum Anhalten ihrer Drehung bei einem Drehmoment vorbestimmter Höhe, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abschalteinrichtung (27) eine Stange (69) innerhalb des Gehäuses (40) aufweist, die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und gegenüber der Achse versetzt angeordnet ist und sich parallel zu dieser Achse erstreckt, daß eine Druckeinrichtung (28) zum Bewegen der Stange (69) um eine bestimmte Entfernung nach hinten auf den Luftm'otor (16) zu in Abhängigkeit von der Höhe des vorbestimmten Drehmoments vorgesehen ist, daß ein L-förmiger Arm (23) vorgesehen ist, der einen ersten Abschnitt (24) aufweist, der sich längs der Achse und durch die Welle (43) des Luftmotors (16) hindurch von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, das hinter dem Luftmotor (16) liegt, und daß ein zweiter Abschnitt (25) des Arms (23) mit dem ersten Abschnitt (24) an dessen erstem Ende verbunden ist und sich senkrecht zu dem ersten Abschnitt erstreckt, daß der zweite Abschnitt (25) einen Teil aufweist, der benachbart zu dem ersten Ende der Stange (69) liegt und so angeordnet ist, daß eine Bewegung der Stange (69) nach hinten zur Berührung mit dem Arm (23) führt und diesen nach hinten bewegt, und daß eine Ventilanordnung (27) hinter dem Luftmotor (16) angeschlossen und so angeordnet ist, daß sie durch den ersten Abschnitt (24) des Arms (23) an dessen zweitem Ende berührt und durch Rückwärtsbewegung des Arms (23) bewegt wird, wobei die Ventilanordnung (27) so angeschlossen und ausgebildet ist, daß sie bei Bewegung durch den Arm (23) die Druckluftquelle von dem Luftmotor (16) trennt.