DE4330726C1 - Kraftschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Kraftschrauber zum Drehen von Schrauben, Muttern u. dgl.

Ein Kraftschrauber, von dem der Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 ausgeht, ist bekannt aus DE 41 11 631 A1. Bei diesem Kraftschrauber ist der Zylinder ein einsei­ tig wirkender Zylinder, der einen einzigen Anschluß aufweist, welcher abwechselnd mit einer Druckleitung und einer Rücklaufleitung verbunden wird, um über den Mitnahmehebel ein Ringstück anzutreiben, das mit dem Kopf der zu drehenden Schraube verbunden ist. Der Ar­ beitskolben hat eine konvexe Umfangsfläche, so daß er im Innern des Arbeitszylinders unterschiedliche Stel­ lungen einnehmen kann. Der Arbeitskolben ist starr mit einer Kolbenstange verbunden, die den Mitnahmehebel antreibt. Die Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens er­ folgt mit einer starken Feder, die einerseits am Ende des Arbeitszylinders und andererseits am Arbeitskolben abgestützt ist. Diese Feder hat auch im zusammenge­ drückten Zustand eine gewisse Länge, wodurch die Länge desjenigen Gehäuseteils, das den Arbeitszylinder ent­ hält, vergrößert wird. Die Länge dieses Gehäuseteils ist etwa doppelt so groß wie die nutzbare Länge des Arbeitszylinders. Würde die Rückstellfeder dadurch er­ setzt, daß ein doppeltwirkender Arbeitszylinder benutzt wird, dann würde die Abdichtung der schwenkbaren Kol­ benstange erhebliche Schwierigkeiten verursachen.

Aus DE 29 16 497 C2 ist ein hydraulischer Kraftschrauber bekannt, bei dem der Arbeitskolben längs des Arbeitszylinders linear bewegt wird, ohne daß eine Kippmöglichkeit für den Arbeitskolben besteht. Der Ar­ beitskolben ist mit einem sphärischen Lager versehen, in dem die Kolbenstange mit einer Kugel gelagert ist. Die Kolbenstange ist von einem Rohr umgeben, das starr mit dem Kolben verbunden ist und dessen Durchgang durch die Stirnwand des Arbeitszylinders abgedichtet werden kann. Hierbei ist ein doppeltwirkender Arbeitszylinder vorgesehen, jedoch erfordert diese Konstruktion einen hohen Aufwand für den Kolben und die Kolbenstange.

Ein weiterer hydraulischer Kraftschrauber ist aus GB 21 82 592 A1 bekannt. Dieser Kraftschrauber weist ein Ge­ häuse auf, in dem ein drehbares Ringteil, ein Arbeits­ zylinder mit Arbeitskolben für den Arbeitshub und diesem gegenüberliegend ein zweiter, separater Rückstellzylin­ der mit Rückstellkolben für den Rückstellhub enthalten sind. Die Zylinder und zugeordneten Kolben bilden je­ weils einfach wirkende Kolben-Zylinder-Einheiten. Die beiden Kolben wirken auf eine erste und eine zweite Kolbenstange, die jeweils über einen Kupplungsmechanis­ mus das Ringteil antreiben und einander bezüglich des Kupplungsmechanismus gegenüberliegen. Wegen der Anord­ nung der Kolben und der Kolbenstange ist dieser Kraft­ schrauber jedoch groß und unhandlich.

In DE 40 42 070 A1 ist ferner ein hydraulischer Kraft­ schrauber beschrieben, der eine erste, in einem Gehäuse gelagerte, doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit auf­ weist, deren Kolben ein beidseitig druckmittelbeauf­ schlagter Ringkolben ist. Der Ringkolben bildet außerdem mit einem zweiten, gleitend in seinem Innern und eben­ falls beidseitig mit Druckmittel beaufschlagten Kolben eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit. Beide Kolben wirken auf einen Mitnahmehebel, der ein Ringteil antreibt. Wegen der beidseitigen Druckbeaufschlagung der Kolben und der gleitenden Lagerung des zweiten Kolbens im In­ nern des ersten ist eine Vielzahl fein bearbeiteter Oberflächen erforderlich, so daß dieser Kraftschrauber wie der nach DE 29 16 497 C2 einen hohen Aufwand erfor­ dert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen preis­ günstig herstellbaren Kraftschrauber zu schaffen, bei dem das den Arbeitszylinder enthaltende Gehäuseteil eine möglichst kurze Baulänge hat, so daß der Kraftschrauber insgesamt kleinformatig und leichtgewichtig hergestellt und auch an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt wer­ den kann.

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

Erfindungsgemäß ist in dem Arbeitszylinder außer dem Arbeitskolben noch ein separater Rückstellkolben ange­ ordnet, der ein Ringkolben mit einem gegen die Stirnwand des Arbeitszylin­ ders abgedichteten Rohransatz ist. Der Rückstell­ kolben begrenzt den vorderen Zylinderraum, der nur in der Rückstellphase des Arbeitskolbens mit Druck beauf­ schlagt wird. Der Rückstellkolben kann relativ dünnwan­ dig sein, weil er größeren hydraulischen Drücken nicht standhalten muß. Bei der Rückstellbewegung wird norma­ lerweise mit Drücken gearbeitet, die wesentlich gerin­ ger sind als der hohe Druck, der während des Arbeits­ hubs auf den Arbeitskolben einwirkt. Der Rückstellkol­ ben ermöglicht insbesondere die Benutzung einer pen­ delnden Kolbenstange, also einer Kolbenstange, deren Ausrichtung sich während der hin- und hergehenden Kol­ benbewegung verändert. Diese Kolbenstange verläuft durch den Rohransatz hindurch, dessen Querschnitt sie nicht ausfüllt, so daß Pendelbewegungen der Kolbenstange möglich sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Arbeitskolben eine konvexe Umfangsfläche auf, so daß er in Abhängigkeit von der Stellung des Mitnahme­ hebels unterschiedliche Kippstellungen im Arbeitszy­ linder einnehmen kann. Ein derartiger Arbeitskolben hat eine äußerst geringe axiale Erstreckung, so daß der Arbeitszylinder ebenfalls sehr kurz sein kann. Vorzugs­ weise haben der Rückstellkolben und der Arbeitskolben zusammenpassende Kugelflächen, mit denen sie bei unter­ schiedlichen Kippstellungen des Arbeitskolbens flächig aneinanderliegen. Auf diese Weise werden örtliche Flä­ chenpressungen am Arbeitskolben bzw. am Rückstellkolben vermieden und die Kugelfläche des Arbeitskolbens wälzt sich unter Beibehaltung des Flächenkontakts in der kon­ kaven Kugelfläche des Rückstellkolbens ab.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Fi­ gur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch ein Längsschnitt durch den Kraftschrauber dargestellt.

Der Kraftschrauber weist ein einteiliges Gehäuse 10 auf, welches aus einem Kopfstück 11 und einem Antriebs­ stück 12 besteht. Das Kopfstück 11 hat einen Arbeits­ raum 13, der durch zwei parallele plattenförmige Wände begrenzt ist. In diesen Wänden ist das Ringteil 14 drehbar gelagert. Das Ringteil 14 weist einen Durch­ gangskanal 15 mit einer Profilverzahnung 16 auf. In den Durchgangskanal 15 kann von der einen oder von der an­ deren Seite her der Schaft einer Stecknuß eingeschoben werden, die auf den zu drehenden Schraubenkopf aufge­ setzt wird. Dieser Schaft weist eine der Profilverzah­ nung 16 entsprechende Außenverzahnung auf, so daß der Schraubenkopf drehfest mit dem Ringteil 14 verbunden wird.

Auf dem Ringteil 14 ist der Mitnahmehebel 17 gelagert, der ein federgespanntes Ratschenelement 18 aufweist, welches mit einer Rastverzahnung 19 des Ringteils 14 in Eingriff kommen kann. Das Ratschenelement 18 ist in der Weise angeordnet und am Mitnahmehebel 17 abgestützt, daß der Mitnahmehebel 17 das Ringteil 14 immer nur in einer Drehrichtung mitnimmt, in der anderen Drehrich­ tung jedoch ohne Drehmitnahme des Ringteils zurückbe­ wegt werden kann.

Im Antriebsstück 12 des Gehäuses 10 befindet sich in einer Bohrung eine Zylinderbuchse 20, die den Arbeits­ zylinder 21 bildet. Die Zylinderbuchse 20 weist an dem dem Mitnahmehebel 17 abgewandten Ende einen geschlosse­ nen Boden 22 auf. Am entgegengesetzten Ende ist der Arbeitszylinder 21 durch eine in das Gehäuse 10 einge­ schraubte Stirnwand 23 verschlossen. Diese Stirnwand 23 weist eine durchgehende Bohrung 24 auf, in der eine Dichtung 25 angeordnet ist.

In der Umfangswand des Bodens 22 der Zylinderbuchse 20 ist eine Umfangsnut 26 vorgesehen, zu deren beiden Seiten Dichtungen 27, 28 angeordnet sind. Durch das Ge­ häuse 10 verlaufen Bohrungen 29, 30 von einem ersten Druckanschluß 31 zu der Umfangsnut 26, von der eine weitere Bohrung 32 in den rückwärtigen Zylinderraum 34 führt. Dieser Zylinderraum 34 ist durch den Arbeitskol­ ben 34 begrenzt, an dem die Kolbenstange 37 starr ange­ bracht ist. Die Umfangsfläche 38 des Arbeitskolbens ist konvex ausgebildet. Im einzelnen hat diese Umfangsfläche 38 eine ballige Form, d. h. sie ist um den Kolben­ mittelpunkt herum sphärisch gekrümmt. Im Äquator unter der Umfangsfläche 38 ist eine Dichtnut mit einem Dicht­ ring 39 vorgesehen, der mit seiner Außenfläche plan an der Zylinderwand anliegt.

Das dem Arbeitskolben 36 abgewandte Ende der Kolben­ stange 37 ist über ein Gelenk 40 mit dem Mitnahmehebel 17 verbunden. Wird der Arbeitskolben 36 in dem Arbeits­ zylinder 21 axial bewegt, so wird der Mitnahmehebel 17 verschwenkt. Die Kolbenstange 37 ändert ihre Ausrich­ tung in bezug auf die Achse des Arbeitszylinders 21, wodurch der Arbeitskolben 36 in der dargestellten Weise gekippt wird.

Zwischen dem Arbeitskolben 36 und der Stirnwand 23 des Arbeitszylinders 21 befindet sich der vordere Zylinder­ raum 41, der durch den Rückstellkolben 42 begrenzt wird. Von dem Zylinderraum 41 führen Bohrungen 43 zu einem weiteren Druckanschluß 44, der neben dem Druck­ anschluß 31 angeordnet ist.

Der Rückstellkolben 42 ist ein Ringkolben, durch den die Kolbenstange 37 hindurchragt und der einen zum Mit­ nahmehebel 17 gerichteten Rohransatz 45 aufweist, durch den die Kolbenstange 37 hindurchragt. Dieser Rohransatz ist in der Bohrung 24 der Stirnwand 23 geführt und sein Durchgang wird durch die Dichtung 25 abgedichtet.

Für die Zurückstellung des Arbeitskolbens 36 wird der vordere Druckraum 41 mit Druck beaufschlagt, während der rückwärtige Druckraum 34 drucklos gemacht wird. Dadurch bewegt sich der Rückstellkolben 42 zurück und er drückt dabei gegen den Arbeitskolben 36, der in sei­ ne rückwärtige Endstellung gebracht wird. Bei dem Ar­ beitshub drückt dagegen der Arbeitskolben 36 den Rück­ stellkolben 42 nach vorne.

Am Übergang der Kolbenstange 37 zum Arbeitskolben 36 ist eine konvexe Kugelfläche 46 vorgesehen, die mit einer konkaven Kugelfläche 47 am rückwärtigen Ende des Rückstellkolbens 42 zusammenwirkt. Die Kugelflächen 46, 47 liegen beim Arbeitshub vollflächig gegeneinander, auch wenn sich die Kippstellung des Arbeitskolbens 36 verändert.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Arbeitskolben 36 ein schmaler Kolben, der im Arbeitszylinder 21 unterschiedliche Kippstellungen ein­ nehmen kann. Dadurch kann ein Arbeitszylinder von sehr geringer Länge eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, einen nicht-kippenden Arbeitskolben zu benut­ zen, wenn die Kolbenstange 37 gelenkig mit diesem Ar­ beitskolben verbunden ist.

Der Kraftschrauber ist vorzugsweise ein hydraulisch betriebener Kraftschrauber mit sehr hohen Arbeitsdrüc­ ken von z. B. 600-800 bar. Ein solcher Kraftschrauber kommt im Vergleich zu einem pneumatischen Kraftschrau­ ber mit geringen Gehäuseabmessungen aus.

Claims (4)

1. Kraftschrauber mit einem Gehäuse (10), das ein drehbares Ringteil (14) und einen Arbeitszylinder (21) enthält, und mit einem im Arbeitszylinder (21) bewegbaren Arbeitskolben (36), dessen Kolben­ stange (37) über ein Gelenk (40) mit einem Mitnah­ mehebel (17) zum Drehen des Ringteils (14) verbun­ den ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (21) doppeltwirkend ausge­ bildet ist und einen separaten Rückstellkolben (42) zum Zurückdrücken des Arbeitskolbens (36) ent­ hält, wobei der Rückstellkolben (42) ein Ringkolben ist, durch den die Kolbenstange (37) hindurchragt und der einen gegen die Stirnwand (23) des Arbeits­ zylinders abgedichteten Rohransatz (45) aufweist.

2. Kraftschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Arbeitskolben (36) eine konvexe Umfangsfläche (38) aufweist und starr mit der Kol­ benstange (37) verbunden ist, so daß er in Abhän­ gigkeit von der Stellung des Mitnahmehebels (17) unterschiedliche Kippstellungen in bezug auf die Zylinderachse einnimmt.

3. Kraftschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Arbeitskolben (36) und der Rück­ stellkolben (42) zusammenpassende Kugelflächen (46, 47) aufweisen, mit denen sie bei unterschiedli­ chen Kippstellungen des Arbeitskolbens (36) flächig aneinanderliegen.

4. Kraftschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kolbenstange gelenkig mit dem Ar­ beitskolben verbunden ist.