DE4210511A1 - Druckmittelbetätigter Kraftschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Kraftschrauber zum Drehen von Schrauben u. dgl., bei dem die Drehkraft von einem in einem Arbeitszylinder beweg­ baren Arbeitskolben aufgebracht wird.

Aus EP 0 153 711 ist ein Kraftschrauber bekannt, bei dem das den Arbeitszylinder bildende Gehäuse einstückig mit einem ein drehbares Ringstück enthaltenden Kopf­ stück ausgebildet ist. Ein über eine Ratsche mit dem Ringstück verbundener Arm greift in eine Ausnehmung des Arbeitskolbens ein, um von diesem hin- und hergehend verschwenkt zu werden. Der Angriffsmittelpunkt des Armes am Kolben bewegt sich dabei auf einer Tangente zu dem Ringstück. Der Arbeitskolben wird nur einseitig mit Druck beaufschlagt. Die Rückstellbewegung erfolgt durch eine auf den Kolben einwirkende Feder. Ein derartiger Kraftschrauber ist nur für eine einzige Schlüsselweite oder einen stark eingeschränkten Bereich von Schlüssel­ weiten anwendbar. Das Kraftschraubergehäuse ist insge­ samt keilförmig oder dreieckförmig ausgebildet, wobei das Kopfstück die abgerundete Spitze bildet und der Arbeitszylinder quer dazu in der Basis angeordnet ist.

Aus EP 0 240 931 A1 ist ein ähnlicher Kraftschrauber bekannt, bei dem der Arbeitskolben den das Ringstück antreibenden Arm in der einen Richtung bewegt, während eine Rückstellfeder die Rückstellung des Armes vor­ nimmt. Dieser Kraftschrauber ist insgesamt L-förmig ausgebildet, wobei die Feder der Rückstelleinrichtung in einem kleinen Ansatz des den Zylinder enthaltenden Gehäuses enthalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraft­ schrauber zu schaffen, der einfach und kompakt ausge­ bildet ist, hohen Kräften standhält, unter beengten Raumverhältnissen eingesetzt werden kann und für un­ terschiedliche Schrauben anwendbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftschrauber ist das Kopf­ stück eine auswechselbare Einheit, die an dem Antriebs­ gehäuse befestigt werden kann und deren Ringstück auf bestimmte Schlüsselweiten oder Schlüsselnußgrößen abge­ stimmt ist. Beim Ansetzen des Kopfstücks an das An­ triebsgehäuse gelangt der Arm des Kopfstücks selbst­ tätig mit einem Kupplungsteil in Eingriff, so daß die Antriebsverbindung zwischen Arbeitskolben und Arm her­ gestellt wird. Das Antriebsgehäuse kann mit Kopfstücken unterschiedlicher Größen oder mit Kopfstücken, die sich durch die Größe oder Form der Öffnung des Ringstückes unterscheiden, benutzt werden.

Der Arbeitskolben bildet vorzugsweise zusammen mit dem Rückstellteil der Rückstelleinrichtung und mit dem zwischen ihnen angeordneten Kupplungsteil einen ins­ gesamt starren Schieber, der an beiden Enden in Füh­ rungen gleitend geführt ist. Auf diese Weise wird eine verkantungsfreie und sichere Führung des Schiebers an beiden Enden ermöglicht und Verschleiß und Abnutzung werden verringert.

Der Rohrkörper kann an beiden Enden auswechselbare Buchsen enthalten, von denen eine den Arbeitszylinder enthält und die andere eine Führung für das Rückstell­ teil der Rückstelleinrichtung bildet. Die Buchsen sind diejenigen Bauteile, an denen Reibung entsteht und die somit Verschleiß unterworfen sind. Die Buchsen können leicht ausgewechselt werden. Sie sind von dem Rohr­ körper umgeben, so daß ein Berstschutz gebildet wird. Die Buchsen stellen die am meisten beanspruchten Kom­ ponenten dar. Diese Buchsen werden aus hochwertigem Stahl gefertigt, während das Antriebsgehäuse im übrigen aus einem leichtgewichtigen Material geringerer Festig­ keit hergestellt werden kann, beispielsweise aus faser­ verstärktem Kunststoff oder Gußmaterial. Dadurch kann das Gewicht des Kraftschraubers verringert werden.

Der erfindungsgemäße Kraftschrauber ist vorzugsweise ein hydraulischer Kraftschrauber. Grundsätzlich eignet sich das Prinzip aber auch für pneumatische Druck­ medien.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des Kraftschraubers mit hydrauli­ scher Rückstelleinrichtung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Kraftschraubers mit federnder Rückstelleinrichtung und

Fig. 3 eine Stirnansicht des Antriebsgehäuses aus Richtung des Pfeiles IV von Fig. 3, jedoch ohne Kopfstück.

Der Kraftschrauber nach Fig. 1 weist ein längliches Antriebsgehäuse 10 auf. Im Mittenbereich der hänge des Gehäuses ist ein Kopfstück 11 mit zwei Befestigungs­ teilen 12, 13 auswechselbar angebracht. Die Gesamtheit aus dem Gehäuse 10 und dem Kopfstück 11 ergibt eine etwa T-förmige Gestalt des Kraftschraubers.

Das langgestreckte Gehäuse 10 besteht aus einem Rohr­ körper von über die gesamte Länge konstanter Außenkon­ tur. Der Rohrkörper enthält einen mit verschiedenen Abstufungen versehenen, sich über die gesamte Länge erstreckenden Kanal 14. In das eine Ende des Kanals 14 ist eine erste Buchse 15 eingesetzt, die an einem Ende offen ist und am entgegengesetzten, nach außen weisen­ den Ende einen Boden 16 aufweist. Das Innere der Hülse 15 bildet den Arbeitszylinder 17.

Eine zweite Buchse 18 ist im entgegengesetzten Ende des Gehäuses 10 angeordnet. Diese Buchse 18 weist an ihrem zum Gehäuseinnern gerichteten Ende einen Boden 19 auf und sie ist an ihrem nach außen gerichteten Ende mit einem Deckel 20 abdichtend verschlossen. Das Innere der Buchse 18 bildet den Hilfszylinder 21.

Der sich über die gesamte Länge des Gehäuses 10 er­ streckende Kanal 14 weist mehrere Abstufungen auf, so daß sich seine Weite vom linken Ende des Gehäuses bis zum rechten Ende stufenförmig immer mehr verringert. Die Buchse 15 kann vom linken Ende her in das Gehäuse 10 eingeführt werden und sie ist mit einem Gewinde 22 verschraubt, so daß sie im Gehäuse unverrückbar fest­ liegt. Dichtungen 23 dichten den Umfang der Hülse 15 gegen das Gehäuse ab. Die Hülse 18 stößt an ihrem rechten Ende gegen eine Abstufung 24 des Kanals 14 und sie ist vom entgegengesetzten Ende her durch den in das Gehäuse eingeschraubten Deckel 20 gegen Verschiebungen gesichert.

In dem Arbeitszylinder 17 ist der Arbeitskolben 25 ver­ schiebbar. Der Arbeitskolben 25 ist starr mit einer Kolbenstange 26 verbunden, die ein Kupplungsteil 27 aufweist. Von dem Kupplungsteil 27 erstreckt sich eine Kolbenstange 28 zu dem in dem Hilfszylinder 21 ver­ schiebbaren Hilfskolben 29. Die Kolben 25 und 29 bilden zusammen mit den Kolbenstangen 26 und 28 sowie dem Kupplungsteil 27 einen insgesamt starren Schieber 60. Die Kolbenstange 28 führt unter Abdichtung durch eine Bohrung im Boden 19 der Buchse 18 hindurch. Die beiden Kolben 25 und 29 sind entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet. Der Durchmesser des Arbeitszylinders 17 und des Arbeitskolbens 25 beträgt mindestens das Doppelte des Durchmessers des Hilfskolbens 29 und des Hilfszy­ linders 21. Die Größen der Druckangriffsflächen dieser beiden Kolben stehen somit mindestens im Verhältnis 4 : 1.

Während die Kolbenstange 26 des Arbeitskolbens 25 ohne Abdichtung aus der Hülse 15 herausführt, ist der Durch­ gang der Kolbenstange 28 durch den Boden 19 der Hülse 18 mit einer Dichtung 30 abgedichtet. Dadurch entsteht hinter dem Hilfskolben 29 in dem die Kolbenstange 28 umgebenden Raum ein Gegendruckraum 21a. Der Hilfszy­ linder 21 bildet zusammen mit dem Hilfskolben 29 und dessen Kolbenstange die Rückstelleinrichtung 32, wobei die Kolbenstange 28 das Rückstellteil darstellt.

Das Gehäuse 10 weist etwa in der Mitte seiner Länge zwei Druckanschlüsse 33, 34 auf, die dem Kopfstück 11 abgewandt sind und die in der Zeichnung hintereinander angeordnet sind. Der Anschluß 33 ist über Bohrungen 35, 36 mit dem Arbeitszylinder 17 verbunden und außerdem über Bohrungen 37 mit dem Gegendruckraum 21a des Hilfs­ zylinder 21. Der Anschluß 34 ist über Bohrungen 38 und 39 mit dem Druckraum des Hilfszylinders 21 verbunden. Die beiden Anschlüsse 33 und 34 werden abwechselnd mit Druck beaufschlagt und drucklos gemacht, wobei jeweils einer der Anschlüsse mit Druck beaufschlagt und der andere drucklos gemacht wird.

Das Gehäuse 10 weist etwa in der Miete seiner Länge eine seitliche Durchtrittsöffnung 40 auf, zu deren bei­ den Enden die Befestigungsteile 12, 13 angeordnet sind. Durch diese Durchtrittsöffnung 40 ragt der Arm 41 des Kopfstücks 11 hindurch. Der Arm 41 ist mit einem Lager­ ring 42 verbunden, in welchem ein Ringstück 43 drehbar gelagert ist. Das Ringstück 43 weist eine Mehrkantöff­ nung 44 auf, die durchgehend ausgebildet ist und auf einen Schraubenkopf aufgesetzt werden kann oder zum Einstecken eines Steckschlüssels dient. Das Ringstück 43 ist mit einer Außenverzahnung 45 versehen, in die ein Ratschenelement des Lagerrings 42 eingreift, um das Ringstück 43 nur in der einen Drehrichtung des Lager­ rings 42 mitzunehmen. Der Lagerring 42 ist seinerseits in dem Kopfstückgehäuse 50 gelagert. Das Kopfstückge­ häuse 50 ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wo­ bei die Enden der Schenkel 50a und 50b zwischen gabel­ förmige Leisten 51, 52 des Gehäuses 10 ragen und dort mit den beiden bolzenförmigen Befestigungsteilen 12 und 13 verriegelt sind. Diese Befestigungsteile 12 und 13 können herausgezogen werden, um das Kopfstück 11 von dem Gehäuse 10 zu entfernen. Im Kopfstück 11 sind der Lagerring 42 mit dem abstehenden Arm 41 und dem Ratschenelement 46 sowie das Ringstück 43 enthalten. Das Kopfstück 11 kann gegen ein anderes Kopfstück aus­ gewechselt werden, das eine anders geformte oder eine anders bemessene Öffnung 44 hat.

Aus einer Durchtrittsöffnung 55 zwischen den beiden Schenkeln 50a und 50b des Kopfstückgehäuses 50 ragt der Arm 41 heraus. Dieser Arm weist zwei nach entgegenge­ setzten Richtungen abstehende Bolzen 56 auf, die mit dem Kupplungsteil 27 zusammengreifen. Das Kupplungsteil 27 ist hohl, so daß das Ende des Armes 41 in das Kupp­ lungsteil 27 eindringen kann. In den beiden einander gegenüberliegenden Seitenwänden 57 des Kupplungsteils 27 sind Schlitze 58 vorgesehen, in die die Bolzen 56 eindringen, wenn das Kopfstück 11 an das Gehäuse 10 angesetzt wird und der Arm 41 durch die Durchtritts­ öffnung 40 hindurchgeführt wird, um mit dem Kupp­ lungsteil 27 in Eingriff zu kommen. Das Kopfstück 11 kann von dem Benutzer des Kraftschraubers leicht vom Gehäuse demontiert und ausgewechselt werden, da der Schieber 60 bei Abnahme des Kopfstücks sich nicht ver­ formt oder verschiebt.

Beim Betrieb des Kraftschraubers wird der Anschluß 33 mit Druck beaufschlagt, während der Anschluß 34 druck­ los ist und mit dem Tank verbunden wird. Der Druck im Arbeitszylinder 17 treibt den Arbeitskolben 25 vor, wobei das Kupplungsteil 27 den Arm 41 mitnimmt und den Lagerring 42 mit dem Ringstück 43 dreht. Der im Ar­ beitszylinder 17 herrschende Druck wird durch den im Gegendruckraum 21 des Hilfszylinders 21 wirkenden Druck unterstützt, so daß auch auf den Hilfskolben 29 eine Kraft einwirkt, die der auf den Arbeitskolben 25 ein­ wirkenden Kraft gleichgerichtet ist. Bei dem Arbeitshub wird Druckmedium aus dem Hilfszylinder 21 durch die Bohrungen 39 und 38 herausgedrückt. Nach Beendigung des Arbeitshubes erfolgt die Umsteuerung, wobei der An­ schluß 34 mit Druck beaufschlagt wird, während der An­ schluß 33 mit dem Tank verbunden wird. Dadurch gelangt Druck in den Hilfszylinder 21, wodurch der Hilfskolben 29 nach rechts getrieben wird. Da das Volumen des Hilfs­ zylinders 21 wesentlich geringer ist als dasjenige des Arbeitszylinders 17, ist nur eine relativ geringe Hydraulikmenge erforderlich, um den gesamten Schieber 60, der aus den Kolben 25,29, den Kolbenstange 26,28 und dem Kupplungsteil 27 besteht, in die Rückzugs­ stellung zu treiben.

Um zu verhindern, daß der Schieber 60 sich bei einem großen Lastmoment verbiegt, ist das Kupplungsteil 27 an einer Führungsbahn 61 des Gehäuses 10 gleitend abge­ stützt. Diese Führungsbahn 61 liegt der Durchtritts­ öffnung 40 des Gehäuses 10 gegenüber.

Die Buchsen 16 und 19, in denen hohe Druckkräfte herrschen und die zur Führung der Kolben dienen, sind hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Sie können leicht ausgewechselt werden. Vorzugsweise bestehen diese Buchsen aus hochwertigem Stahl. Das Gehäuse 10 kann aus einem einfacheren und leichtgewichtigeren Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Druckguß oder faser­ verstärktem Kunststoff. Dadurch, daß die Buchsen 15 und 18 von dem Gehäuse 10 umschlossen sind, entsteht ein Berstschutz, weil im Falle des Zerreißens einer Buchse diese Buchse von dem Gehäuse zusammengehalten wird.

An den Enden des Gehäuses 10 können Stützfüße ange­ bracht werden, die parallel zu der Schlüsselnuß bis in die Ebene der benachbarten Schraubenköpfe oder Wider­ lager abstehen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 gleicht weit­ gehend dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß die nach­ folgende Beschreibung auf die Erläuterung der Unter­ schiede beschränkt werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 ist an­ stelle der hydraulischen Rückstelleinrichtung 32 eine federnde Rückstelleinrichtung 32a vorgesehen und es ist auch nur ein einziger hydraulischer Anschluß 33 vor­ handen, der durch die Bohrungen 35 und 36 mit dem Ar­ beitszylinder 17 in Verbindung steht. Die Rückstell­ einrichtung 32a weist eine Feder 77 auf, die gegen ein Rückstellteil 78 drückt, welches starr mit dem Kupp­ lungsteil 27 verbunden ist und vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet ist. Das Rückstellteil 78 ist eine Hülse, die in einer Buchse 79 gleitend geführt ist. Die Buchse 79 ist mit einem Gewinde 80 in das Ende des Kanals 14 des Rohrkörpers eingeschraubt und ihr Boden 81 dient zum Abstützen der Feder 77. Die Hülse 79 hält das Rückstellteil 78 in axialer Ausrichtung, auch wenn das Kopfstück 11 mit dem Arm 41 entfernt ist, so daß auch das Kupplungsteil 27 stets auf seiner axialen Bahn bleibt und beim Einsetzen eines anderen Kopfstücks 11 der Arm 41 mit den Bolzen 56 sicher in die Schlitze 58 eingreifen kann.

Fig. 2 zeigt ferner, daß ein durch die strichpunktierte Linie angedeutetes anderes Kopfstück 11a an das Gehäuse 10 angesetzt werden kann. Zu diesem Zweck sind in den Leisten 52 weitere Befestigungsteile 12a und 13a vorge­ sehen, mit denen das größere Kopfstück 11a befestigt werden kann, nachdem das Kopfstück 11 entfernt worden ist.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die beiden Leisten 52 parallel zueinander entlang des Gehäuses 10 angeordnet sind, so daß der Lagerring 50 des Kopfstücks 11 zwischen sie eingesetzt werden kann. Das das Gehäuse 10 bildende Rohrstück hat über seine gesamte Länge im we­ sentlichen konstanten Querschnitt, der jedoch nicht notwendigerweise rund sein muß, wie Fig. 3 zeigt.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 bestehen die beiden Buchsen 15 und 79, die den ins­ gesamt starren Schieber 60 an beiden Enden führen, aus hochfestem Stahl, während das Gehäuse 10 im übrigen aus einem Material von geringerer Festigkeit bestehen kann.

Claims (7)

1. Druckmittelbetätigter Kraftschrauber mit einem Antriebsgehäuse (10), das einen Arbeitszylinder (17) mit darin beweglichem Arbeitskolben (25) ent­ hält, einem an dem Antriebsgehäuse (10) vorgese­ henen Kopfstück (11), das ein drehbares Ringstück (43) enthält, welches zur Drehmitnahme mit einem an dem Arbeitskolben (25) angreifenden Arm (41) gekoppelt ist, und mit einer auf den Arbeitskolben (25) wirkenden Rückstelleinrichtung (32), die auf derjenigen Seite angeordnet ist, die - bezogen auf den Angriffspunkt des Armes (41) - dem Arbeitszy­ linder (17) abgewandt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antriebsgehäuse (10) ein gerader durch­ gehender einstückiger Rohrkörper ist, an dessen Seite das Kopfstück (11) auswechselbar befestigt ist, wobei das Antriebsgehäuse eine Durchtritts­ öffnung (40) für den Arm (41) aufweist, und
daß der Arbeitskolben (25) und ein linear geführtes Rückstellteil (28, 78) der Rückstelleinrichtung (32, 32a) durch ein Kupplungsteil (27) miteinander verbunden sind, mit dem beim radialen Ansetzen des Kopfstücks (11) an das Antriebsgehäuse (10) der Arm (41) in Eingriff gelangt.

2. Kraftschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kupplungsteil (27) mit den Rück­ stellteil (28, 78) starr verbunden ist.

3. Kraftschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellteil (28, 78) mit dem Kupplungsteil (27) und dem Arbeitskolben (25) einen starren Schieber (60) bildet.

4. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (27) an einer Führungsbahn (61) des Antriebsgehäuses (10) gleitend abgestützt ist.

5. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (10) mindestens eine längslaufende abstehende Leiste (52) aufweist, an der Befestigungsteile (12, 13) für das Kopfstück (11) angeordnet sind.

6. Kraftschrauber nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Paare von Befesti­ gungsteilen (12, 13; 12a, 13a) in unterschiedlichen Abständen von der Durchtrittsöffnung (40) angeord­ net sind, derart, daß Kopfstücke (11, 11a) unter­ schiedlicher Länge an dem Antriebsgehäuse (10) anbringbar sind.

7. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper an beiden Enden auswechselbare Buchsen (15; 18, 79) enthält, von denen eine den Arbeitszylinder (17) enthält und die andere eine Führung für das Rückstellteil (28; 78) der Rückstelleinrichtung (32; 32a) bildet.