DE69636857T2

DE69636857T2 - Montagewerkzeug

Info

Publication number: DE69636857T2
Application number: DE69636857T
Authority: DE
Inventors: Craig A. Baltimore Schell; Pradeep K. Melrose Nandam; James R. Timonium Parks; Rouse R. New Park Bailey; Todd A. Windsor Hagan
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH09155757A; EP0755755A2; DE69619739T2; US5738177A; ES2170206T3; ES2280286T3; DE69636857D1; DE69637682D1; EP0755755B1; DE69619739D1; EP0755755A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein verbessertes Montagewerkzeug gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe zum Beispiel GB-A-1 204 718). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Montagewerkzeug, das für verbesserte Zuverlässigkeit, einfache Wartung und erhöhte Genauigkeit hinsichtlich des Aufbringens eines bestimmten Drehmoments auf ein Befestigungsmittel eingerichtet ist, das an Werkstücken angebracht wird, wie zum Beispiel an Fahrzeug-Karosserien.
Herkömmliche handgehaltene Montagewerkzeuge werden üblicherweise verwendet, um Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schrauben oder Muttern, mit speziellen Drehmomentwerten zu befestigen, und zwar bei der Montage von Produkten, wie zum Beispiel Fahrzeug-Karosserien, Unterbaugruppen und Systeme. Diese Werkzeuge werden durch einen Motor angetrieben, der einen zugehörigen Kupplungsmechanismus aufweist, über den ein Drehmoment von dem Motor auf die Ausgangsspindel des Werkzeugs übertragen wird. Der Motor treibt die Spindel an, die wiederum mit dem Befestigungsmittel eingreift und dieses an dem Werkstück befestigt. Wenn das Werkzeug das Befestigungsmittel mit dem zuvor eingestellten Drehmomentwert festgezogen hat, bringt der mechanische Kupplungsmechanismus in dem Werkzeug den Motorantrieb von der Ausgangsspindel außer Eingriff. Dieser Nicht-Eingriff der Kupplung verhindert, dass das Werkzeug das Befestigungsmittel noch weiter festzieht, und verhindert damit ein zu starkes Festziehen des Befestigungsmittels und/oder eine Beschädigung des Werkzeugs.
Handgehaltene Montagewerkzeuge werden üblicherweise mit Druckluft über Druckluftleitungen angetrieben, die lösbar über einen Verbindungsanschluss mit dem Werkzeug gekoppelt sind. Folglich werden der Komfort und die Handhabbarkeit der Werkzeuge häufig durch die Notwendigkeit beeinträchtigt, dass diese über die Luftleitungen mit einer Druckluftquelle verbunden sein müssen.
Obwohl derzeitige durch Druckluft angetriebene Montagewerkzeuge eine akzeptierbare Leistungsfähigkeit haben, ist es gewünscht, ein elektrisch angetriebenes Werkzeug zur Verfügung zu stellen, und zwar insbesondere ein kabelloses, batteriebetriebenes Elektrowerkzeug, das eine vergleichbare und/oder verbesserte Leistungsfähigkeit hat. Vorhergehende Versuche, ein akzeptierbares, elektrisch angetriebenes Montagewerkzeug herzustellen, sind auf verschiedene Schwierigkeiten gestoßen. Beispielsweise kann es bei derzeitigen Montagewerkzeugen passieren, dass die Werkzeugkupplung nicht in die Eingriffsposition zurückgesetzt wird, nachdem das Befestigungsmittel befestigt und der Motor abgebremst worden ist. Wenn der Benutzer anschließend versucht, das nächste Befestigungsmittel zu installieren, erfasst die Steuerschaltung des Werkzeugs die sich außer Eingriff befindliche Kupplungsposition und leitet nicht den Befestigungsvorgang zum Antreiben des nächsten Befestigungsmittels ein. Darüber hinaus kann das alleinige Vorsehen einer Zeitverzögerung in der Steuerschaltung, um der Kupplung die Möglichkeit des Wiedereingreifens zu geben, keine adäquate Lösung für das Problem sein. Um beispielsweise das korrekte Wiedereingreifen der Kupplung zu gewährleisten, ist die Länge der erforderlichen Zeitverzögerungsdauer für Befestigungsmittel mit einer längeren Antriebszeit wesentlich, während einige Befestigungsmittel mit einer kürzeren Antriebszeit bereits festsitzen, während das System noch immer deaktiviert ist, wodurch das Befestigungsmittel zu fest angezogen wird.
Außerdem, wenn dem Werkzeug Leistung zugeführt wird, während sich die Kupplung noch in einer außer Eingriff befindlichen Position befindet, kann die Kupplung plötzlich wieder in Eingriff kommen, was bewirkt, dass der Kupplungssensor-Schalter prellt. Dadurch wiederum wird bewirkt, dass die Steuerschaltung des Werkzeugs fehlerhafterweise erfasst, dass die Kupplung außer Eingriff gekommen ist, wodurch ein unzeitiges Bremsen des Motors verursacht wird.
Außerdem sind die Kupplungsmechanismen bei herkömmlichen Montagewerkzeugen dazu ausgestaltet, um beim Erreichen eines voreingestellten Drehmomentwerts außer Eingriff zu kommen. Diese Kupplungsmechanismen kommen aber wiederholt in Eingriff und außer Eingriff, bis der Motor zu einem Anschlag kommt, wodurch ein zu starkes Festziehen des Befestigungsmittels möglich wird. Ein durch Druckluft angetriebenes Werkzeug ist in der Lage, relativ schnell anzuhalten, und zwar wegen der Tatsache, dass beim Abschalten der Druckluft zum Werkzeug die kontinuierliche Drehung der Spindel versucht, ein Vakuum anzusaugen. Damit ein elektrisch angetriebenes Werkzeug die Bremsgeschwindigkeit von einem Druckluftwerkzeug erreicht, muss die Schaltung den Motor umschalten, um die Drehrichtung umzukehren, wodurch übermäßige Belastungen und Abnutzungen in dem Werkzeug verursacht werden. Außerdem bewirken Erfassungssysteme für den Nicht-Eingriff der Kupplung, die mit den obigen herkömmlichen Kupplungen in Beziehung stehen, dass der Motor abgebremst wird, wenn das Werkzeug einen zuvor eingestellten Drehmomentgrenzwert erreicht hat. Diese Systeme zum Erfassen des Nicht-Eingriffs können jedoch bewirken, dass der Motor unterschiedlich abgebremst wird, wenn das Werkzeug ein Befestigungsmittel in einem weichen Verbindungsmittel statt in einem harten Verbindungsmittel befestigt, was zu einer ungenauen Befestigung des Befestigungsmittels führt.
Ein weiteres Problem, das mit den vorliegenden Montagewerkzeugen in Beziehung steht, besteht darin, dass die Motoren üblicherweise schwer zugreifbar und schwierig zu warten sind, da ein beträchtlicher Teil des Werkzeugs demontiert werden muss, um den Motor herauszunehmen. Wenn der Motor repariert oder gewartet worden ist, dann ist es häufig schwierig, den Motor wieder korrekt einzusetzen und ihn in der korrekten Betriebsposition in dem Werkzeug auszurichten.
Außerdem stellen einige vorhandene Montagewerkzeuge einen leicht zugreifbaren Drehmoment-Einstellmechanismus zur Verfügung, der es ermöglicht, dass der Drehmomentwert von einem Benutzer des Werkzeugs leicht eingestellt werden kann. Bei Anwendungen jedoch, bei denen die Befestigungsmittel mit einem gleichbleibenden Drehmoment in ein Werkstück eingesetzt werden müssen, kann es unerwünscht sein, einen solchen leicht zugreifbaren Drehmoment-Einstellmechanismus zu haben, und zwar wegen der Möglichkeit des unberechtigten oder fehlerhaften Verstellens der Drehmoment-Einstellung.
Eine weitere Schwierigkeit bei derzeitigen Montagewerkzeugen besteht darin, dass es häufig schwierig ist, eine korrekte Schmierung des Werkzeugs beizubehalten, da viele dieser Werkzeuge eine teilweise Demontage erforderlich machen, um die inneren Komponenten korrekt zu schmieren. Alternativ haben einige dieser Werkzeuge Schmierbereiche an bestimmten Stellen am äußeren Werkzeuggehäuse. Diese Bereiche ermöglichen es, dass innere Komponenten geschmiert werden. Jedoch ermöglichen es diese Bereiche auch, dass Dreck und anderer Schmutz die inneren Komponenten des Werkzeugs einfacher erreicht.
Ein weiterer Nachteil bei derzeitigen Montagewerkzeugen betrifft das Werkzeuggehäuse. Da ein typisches Außengehäuse eines Werkzeugs aus stabilem Kunststoff oder aus Metall besteht, wird die Oberfläche unbeabsichtigt zerkratzt, wenn das Werkzeug auf einer bearbeiteten Oberfläche abgelegt wird. Daher müssen zusätzlich Zeit und Kosten aufgebracht werden, um die Oberfläche wiederherzustellen. Häufig ist eine Gummihaube vorgesehen, um das Äußere des Gehäuses zu überdecken. Jedoch kann eine solche Haube in einer Fertigungsfabrik häufig verloren gehen. Weiterhin ist die Haube häufig an dem Gehäuse nicht richtig ausgerichtet, was zu Schwierigkeiten bei der Benutzung und der Handhabung des Werkzeugs führt.
Außerdem müssen bei solchen kraftgetriebenen Montagewerkzeugen zahlreiche Teile montiert werden. Zusätzliche Werkzeug-Merkmale führen zu zusätzlichen Werkzeug-Teilen, wodurch sowohl die Kosten für das Werkzeug als auch dessen Komplexität erhöht werden.
Die EP-A-0 698 449 offenbart ein Montagewerkzeug für einen Motor, der im Gehäuse eines kraftgetriebenen Werkzeugs eingeschlossen ist, einschließlich einer Getriebeabdeckung, die im Gehäuse des kraftgetriebenen Werkzeugs montiert ist, wobei die Getriebeabdeckung erste Ausrichtmittel aufweist und der Motor zweite Ausrichtmittel aufweist, wobei die ersten Ausrichtmittel mit den zweiten Ausrichtmitteln zusammenpassen, um den Motor korrekt in dem Gehäuse des kraftgetriebenen Werkzeugs auszurichten, wenn der Motor in das Gehäuse des kraftgetriebenen Werkzeugs eingesetzt wird, und zwar durch eine Öffnung in dem Gehäuse des kraftgetriebenen Werkzeugs.
Die GB-A-1 204 718 offenbart ein Montagewerkzeug für einen Motor, der in dem Gehäuse eines kraftgetriebenen Werkzeugs eingeschlossen ist, wobei das Werkzeug aufweist: ein Motorgehäuse zum Umschließen eines Motors; und Kappenmittel, die über einer Öffnung in dem Gehäuse des kraftgetriebenen Werkzeugs abnehmbar am Gehäuse des kraftgetriebenen Werkzeugs angebracht werden können. Die Kappenmittel spannen den Motor in Richtung auf das vordere Ende des Werkzeuggehäuses vor, wenn die Kappenmittel am Werkzeuggehäuse angebracht sind. Wenn die Kappenmittel abgenommen werden, wird ein Zugang zum Motor durch die Öffnung in dem Werkzeuggehäuse ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Montagewerkzeug gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Vorzugsweise passen die Stifte an dem Getriebegehäuse mit entsprechenden Löchern an dem Motor zusammen. Eine korrekte Ausrichtung des Motors wird durch das Zusammenpassen der Merkmale am Werkzeuggehäuse mit entsprechenden Merkmalen am Motorgehäuse gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
1A eine seitliche Draufsicht von dem Montagewerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
1B eine seitliche Draufsicht, teilweise im Querschnitt, von dem kraftgetriebenen Werkzeug aus 1A ist;
2 eine Ansicht ist, die die Verbindung zwischen dem Motor des kraftgetriebenen Werkzeugs mit einem Getriebe des kraftgetriebenen Werkzeugs darstellt;
3 eine vordere Draufsicht von dem Motor des kraftgetriebenen Werkzeugs in Richtung der Pfeile 3-3 aus 2 ist;
4 eine Seitenansicht von dem in 1 gezeigten kraftgetriebenen Werkzeug ist, wobei die Seite von dem Werkzeuggehäuse und die hintere Endkappe entfernt sind;
5 eine Draufsicht von hinten von dem Motor des kraftgetriebenen Werkzeugs ist, der in das hintere Ende von dem Werkzeuggehäuse eingesetzt ist, wobei die Endkappe entfernt ist;
6 eine Draufsicht von hinten von dem hinteren Bereich des kraftgetriebenen Werkzeugs aus 1A ist, in der die Verbindung der hinteren Endkappe mit dem Gehäuse gezeigt ist;
7 eine Ansicht ist, die das Planetenzahnradgetriebe der vorliegenden Erfindung im Querschnitt zeigt;
8 eine vergrößerte Querschnittsansicht von dem Kupplungsmechanismus, dem Drehmoment-Einstellkragen und dem Entkupplungssensor ist, der in dem Nasenbereich des Gehäuses eingesetzt ist;
9 eine isolierte Ansicht von dem Entkupplungssensor-Schalter aus 8 ist, der in einem offenen Zustand gezeigt ist;
10 eine Draufsicht von vorn von einer in 8 gezeigten Blattfeder ist, die mit dem Werkzeuggehäuse integriert geformt ist;
11 eine Draufsicht des Kupplungsmechanismus und des Drehmoment-Einstellkragens ist, gezeigt im Querschnitt;
12 eine perspektivische Explosionsansicht von den Kupplungsplatten des in 8 gezeigten Kupplungsmechanismus ist;
13A–13C schematische Darstellungen sind, die die relative Bewegung der Nockenscheiben und der Kugellager in den Zuständen zeigen, in denen sich die Kupplung in Eingriff und außer Eingriff befindet;
14 eine Querschnittsansicht von der Gewindemutter aus 11 entlang Linie 14-14 ist;
15 eine vordere Draufsicht des Drehmoment-Einstellkragen ist;
16 eine Draufsicht von dem Drehmoment-Einstellkragen ist;
17A–17B schematische Darstellungen von der Steuerschaltung sind;
18 eine graphische Darstellung von der axialen Verlagerung der angetriebenen Nockenscheibe der Kupplung über der Drehung der antreibenden Nockenscheibe der Kupplung und der Flächen der angetriebenen Nockenscheibe der Kupplung relativ zueinander ist;
19 eine Querschnittsansicht von dem Gehäuse ist, die einen integriert geformten Stöpsel zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1A eine seitliche Draufsicht von einem Montagewerkzeug, das allgemein bei 10 gezeigt ist. Das Montagewerkzeug ist dazu ausgestaltet, um Gewinde-Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Muttern oder Schrauben an einem Werkstück zu befestigen, bis das Werkzeug einen zuvor eingestellten Drehmomentwert erreicht. Bei diesem zuvor eingestellten Drehmomentwert kommt die Kupplung außer Eingriff, und der Motor des Werkzeugs wird abgebremst. Das Werkzeug arbeitet mit einem hohen Ausmaß an Genauigkeit, wodurch eine zu starke Befestigung oder eine zu schwache Befestigung des Befestigungsmittels verhindert wird. Außerdem ist das Werkzeug dazu ausgestaltet, um auf einfache Weise Kalibrierung, Wartung und Reparatur vornehmen zu können.
Das in 1B gezeigte Montagewerkzeug 10 hat ein Gehäuse 12, von dem ein Bereich entfernt ist, um dessen inneren Komponenten offen zu zeigen. Das äußere Gehäuse 12 ist vorzugsweise ein zweiteiliges Halbschalen-Gehäuse, das aus einem Kunststoffmaterial mit hoher Dichte durch Spritzgießen hergestellt ist. Das Gehäuse 12 kann jedoch auch vom Typ eines Topf-Gehäuses oder irgendein anderer Typ von Gehäuse sein, der allgemein in der Technik verwendet wird. Die äußeren Hälften des Gehäuses 12 sind vorzugsweise durch ein First-Shot-Basismaterial gebildet und dann durch eine äußere Überform überdeckt. Vorzugsweise ist die äußere Überform eine Neoprengummi-Zusammensetzung, die aus nachfolgend erläuterten Gründen automatisch selbst-dichtend ist, wenn sie durchstochen wird. Die Überform-Schicht ist mit der First-Shot-Basisschale verbunden, wodurch eine integrierte Gehäuse-Schale gebildet wird, die Kratzer an den endbearbeiteten Flächen verhindert, wenn das Werkzeug 10 auf solchen Flächen abgelegt wird, wodurch die Notwendigkeit einer separaten Werkzeug-Gummihaube vermieden wird.
Das Gehäuse 12 hat drei Hauptabschnitte: einen länglichen Werkzeuggriff 16; einen Werkzeugkörper 18, der integriert mit dem Werkzeuggriff 16 verbunden ist, und eine Nase 20, die sich von dem Werkzeugkörper 18 nach außen erstreckt. Der Handgriff 16, der Körper 18 und die Nase 20 sind jeweils Werkzeuggehäusekomponenten, deren Struktur und Funktion später beschrieben wird.
Der längliche Griff 16 beinhaltet einen Batteriesatz, der allgemein bei 22 gezeigt ist. Der Batteriesatz 22 enthält vorzugsweise kommerziell verfügbare wiederaufladbare NiCad-Batterien. Es ist jedoch offensichtlich, dass das kraftgetriebene Werkzeug der vorliegenden Erfindung alternativ ein Stromkabel haben kann, das mit einer standardisierten 110 V Wechselstrom-Steckdose verbunden werden kann. Der Batteriesatz 22 ist über einen Satz von Verbindungen 26 funktional mit einem Werkzeugbetätigungsmechanismus 24 verbunden. Der Betätigungsmechanismus 24 enthält einen Schalter 30, der, wenn er durch den Benutzer des Werkzeugs gedrückt wird, einen Betätigungsschalter 31 (17A) schließt, was bewirkt, dass das Werkzeug durch Energie von dem Batteriesatz 22 durch einen Verbindungsdraht 33 in einer Weise aktiviert wird, die für den Fachmann allgemein bekannt ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1B enthält der Körper 18 des kraftgetriebenen Werkzeugs einen Motor 32, der in dem Körper 18 des Gehäuses 12 an dessen hinterem Ende durch eine abnehmbare hintere Endkappe 34 herausnehmbar befestigt ist. An seinem vorderen Ende ist der Motor 32 an einer Adapterplatte 36 auf eine Art und Weise befestigt, die nachfolgend detailliert beschrieben wird. Eine Antriebswelle 40 (2) des Motors 32 erstreckt sich durch die Adapterplatte 36 und in Kontakt mit einem Getriebe, allgemein bei 42 gezeigt, das sich in der Nase 20 des Gehäuses befindet.
Der Körper 18 des Gehäuses enthält außerdem eine Steuerschaltung 44, die an einer gedruckten Schaltungsplatine 45 (PCB) angebracht ist. Die Steuerschaltung 44 ist funktional zwischen dem Betätigungsmechanismus 24 und dem Motor 32 angeschlossen, um die Funktion des Motors in einer Weise zu steuern, die nachstehend in größerem Detail beschrieben wird. Eine Speichervorrichtung zum Speichern von Werkzeug-Benutzungsparametern ist ebenfalls funktional mit der Steuerschaltung 44 verbunden und allgemein bei 46 gezeigt. Außerdem ist ein Vorwärts/Rückwärts-Schalter 48 zwischen dem Motor 32 und der Steuerschaltung 44 angeschlossen, um zu ermöglichen, dass ein Benutzer des Werkzeugs wahlweise zwischen einer Betriebsart zum Befestigen und zum Lösen des Befestigungsmittels umschalten kann.
Die Nase 20 des Werkzeugs beinhaltet zusätzlich zu dem Getriebe 42 einen Kupplungsmechanismus, der allgemein bei 50 gezeigt ist. Ein von außen zugreifbarer Einstellkragen 52 ist drehbar in der Nase 20 angeordnet. Ein Kupplungs-Einstellwerkzeug, bei 54 (11) gezeigt, wird in Verbindung mit dem Einstellkragen 52 verwendet, um die Drehmoment-Einstellung des Werkzeugs einzustellen. Die Nase 20 enthält außerdem einen Entkupplungssensor 56, um einen Nicht-Eingriff des Kupplungsmechanismus 42 zu erfassen und um diesen erfassten Nicht-Eingriff der Kupplung zur Steuerschaltung 44 weiterzuleiten. Eine Antriebsspindel 58, die einen Werkzeug-Eingriffsbereich 59 aufweist, erstreckt sich in axialer Richtung durch die Nase 20 und ist funktional mit dem Werkzeuggetriebe 42 verbunden. Die Struktur und die Funktion des Kupplungsmechanismus 42, des Einstellkragens 52 und des Entkupplungssensors 56 werden nachfolgend in größerem Detail beschrieben.
Die Struktur und die Funktion der Komponenten, die sich in dem Werkzeuggehäuse 12 befinden, werden nun beschrieben. Wie in 2 bis 4 gezeigt, ist der Motor 32 von dem Typ, der dem Fachmann bekannt ist. Vorzugsweise ist der Motor 32 ein herkömmlicher Gleichstrom-Bürstenmotor. Jedoch kann ein Motor, der elektromechanisch abgebremst werden kann, in das Werkzeug eingebaut werden. Der Motor 32 ist in einem Motorgehäuse 60 enthalten. Die Antriebswelle 40 des Motors steht mit einem Getriebe 42 in Eingriff, wie nachfolgend detailliert erläutert wird. Öffnungen 70 (3) sind in der Innenfläche des Motorgehäuses 60 ausgebildet. Ein Paar Führungsstifte 72 sind an einer Adapterplatte 36 angeordnet, die sich an der Fläche des Getriebes 42 befindet. Obwohl als ein Teil der Adapterplatte 36 dargestellt, können sich die Führungsstifte 72 an der inneren Fläche des Motorgehäuses 60 befinden, und Öffnungen 70 können in der Adapterplatte 36 ausgebildet sein, um die gleichen Ergebnisse zu erreichen. Außerdem kann die Adapterplatte 36 weggelassen werden, und die Führungsstifte 72 oder die Öffnungen 70 könnten Teil des Getriebes 42 sein, falls gewünscht. Außerdem kann ein C-förmiger Flussring 74 den Motor 32 in dem Gehäuse 12 umgeben.
Wenn der Motor 32 durch die Rückseite des Werkzeugkörpers 18 des Werkzeuggehäuses 12 in Richtung auf die Nase 20 des Gehäuses eingesetzt ist, dann passen die Öffnungen 70 mit den Stiften 72 zusammen, um dadurch eine korrekte Positionierung des Motors 32 in dem Körper 18 des Gehäuses 12 zu gewährleisten. Das Zusammenpassen der Öffnungen 70 mit den Stiften 72 verhindert außerdem ein Verdrehen des Motorgehäuses 60 während des Werkzeugbetriebs. Wie in 3 und 5 gezeigt, greift ein Schlitz 77 in dem Flussring 74 mit einer Rippe 78 ein, die integriert an der Rückseite des Körpers 18 des Gehäuses 12 ausgebildet ist. Durch das Eingreifen der Rippe 78 mit dem Schlitz 77 wird sichergestellt, dass der positive und negative Anschluss des Motors 32 korrekt ausgerichtet und nicht um 180° verdreht sind, wie dies möglich wäre, wenn lediglich Öffnungen 70 und Stifte 72 zum Zwecke des Einsetzens des Motors vorgesehen wären. Die korrekte Ausrichtung der Anschlüsse des Motors 32 gewährleistet die korrekte Verdrahtung des Motors 32. Die beiden Drähte, die an den Anschlüssen des Motors 32 angebracht sind, haben verschiedene Längen, so dass lediglich einer dieser Drähte den oberen Anschluss des Motors 32 erreichen kann. Indem sichergestellt wird, dass sich der gleiche Anschluss (plus oder minus) des Motors immer oben befindet, wird eine korrekte Verdrahtung des Motors 32 erreicht.
Es sei angemerkt, dass die Antriebswelle 40 des Motors antreibend mit einem Ritzelzahnrad 62 des Getriebes 42 eingreift, bevor der Motor 32 in das Gehäuse 12 eingesetzt wird. Es kann passieren, dass das Ritzel 62 nicht mit den zusammenpassenden Komponenten des Getriebes 42 eingreifen, und zwar beim ersten Einsetzen des Motors 32 in das Gehäuse 12 und des Ritzels 62 in das Getriebe 42. Jedoch erlaubt eine leichte manuelle Drehung der Antriebsspindel 58 über den Werkzeug-Eingriffsbereich 59, dass das Ritzel 62 anschließend mit dem Getriebe 32 eingreifen kann, wie nachstehend erläutert wird.
Es wird nun auf 4–7 Bezug genommen, in denen die Verbindung der Endkappe 34 mit dem Motor 32 in größerem Detail beschrieben wird. Nachdem der Motor 32 in seine Position in dem Gehäuse 12 gebracht ist und funktional mit dem Getriebe 42 gekoppelt ist, wird die Endkappe 34 an der Rückseite des Gehäuses 12 angebracht. Wie gezeigt, wird ein Gummiring 76 über ein hinteres Ende 80 des Motors 32 eingesetzt. Der Gummiring 76 wird zwischen einem inneren zylindrischen Vorsprung 82 der Endkappe und dem Ende 80 des Motors 32 zusammengedrückt, um einen engen Eingriff zwischen dem Motor 32 und der Endkappe 34 zu bewirken, wodurch ermöglicht wird, dass die Endkappe 34, wenn sie an dem Gehäuse 12 befestigt ist, den Motor 32 in Richtung auf die vordere Nase 20 des Gehäuses 12 gegen das Getriebe 42 vorspannt und dadurch eine korrekte Ausrichtung des Motors 32 gewährleistet, wie vorstehend beschrieben. Die Ausrichtung des Motors 32 wird durch das nach hinten zeigende Ende 80 des Motors 32 gewährleistet, das durch den zylindrischen Vorsprung 82 geführt wird.
Wie in 4 und 5 gezeigt, weist die Kappe 34 eine Vielzahl von Schraubenöffnungen 94 auf. Eine Vielzahl von Schrauben 86 wird durch die Schraubenöffnungen 84 eingesetzt und greift über ein Gewinde mit einer Vielzahl von Öffnungen 90 ein, die sich in einem Haltering 88 befinden. Durch die Schrauben 86, wenn sie angezogen sind, wird die Endkappe 34 am hinteren Ende des Gehäuses 12 befestigt und der Gummiring 76 zusammengedrückt. Die Endkappe 34 hat außerdem einen belüfteten Bereich 92 für den Motor 32, der es ermöglicht, dass Luft durch das Gehäuse 12 zirkuliert, wobei verhindert wird, dass Dreck und anderer Schmutz in das Gehäuse 12 eindringt. Außerdem bildet die Endkappe 34 ein LED-Fenster 94, in das eine LED DS1 (4), die mit der Steuerschaltung 44 der vorliegenden Erfindung verbunden ist, aus später beschriebenen Gründen eingesetzt wird.
Es ist daher offensichtlich, dass die Endkappe 34 dazu ausgestaltet ist, um eng anliegend über das hintere Ende des Gehäuses 12 zu passen, um den Motor 32 im Gehäuse 12 zu befestigen und um den Motor 32 gegen Beschädigung zu schützen. Durch eine Nut- und Federverbindung zwischen der Endkappe 34 und dem Gehäuse 12 wird die Notwenigkeit vermieden, eine quer verlaufende Schraube am hinteren Ende des Gehäuses 12 vorzusehen, wodurch die Schraubenvorsprünge vermieden werden, die mit diesem Typ von Befestigung in Beziehung stehen. Es ist außerdem offensichtlich, dass durch das Entfernen der hinteren Endkappe 34 ermöglicht wird, dass der Motor 32 herausgenommen und ersetzt werden kann, ohne dass es erforderlich ist, das Halbschalen-Gehäuse 12 auseinanderzubauen. Daher ermöglicht die abnehm bare Endkappe 34 einen leichten Zugriff auf den Motor 32, wodurch ermöglicht wird, dass der Motor 32 einfacher gewartet und repariert werden kann. Außerdem überwindet die abnehmbare Endkappe 34 in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen Motor-Ausrichtmechanismus (Öffnungen 70, Führungsstifte 72 und Rippe 78) die Möglichkeit der falschen Montage des Werkzeugs, wenn der Motor 32 nach einer Wartung und Reparatur wieder in das Gehäuse 12 eingesetzt wird. Daher stellt die abnehmbare hintere Endkappe 34 eine wünschenswerte Alternative für wartungsbedürftige Bürsten dar.
Unter Bezugnahme auf 7 ist das Getriebe 42 der vorliegenden Erfindung im Querschnitt gezeigt. Das Getriebe 42 ist vorzugsweise ein zweistufiges Planetenzahnradgetriebe, das ein stationäres Gehäuse 102 aufweist, das ein Ritzelzahnrad 62 aufnimmt, das das erste Sonnenzahnrad bildet, das mit einem Satz von Planetenzahnrädern 104 der ersten Stufe kämmt, die zur Drehung um ihre Achsen an einem Träger 106 der ersten Stufe gehalten sind. Ein Ringzahnrad 108 der ersten Stufe ist in dem Gehäuse 102 befestigt. Das Ringzahnrad 108 der ersten Stufe hat innen liegende Zähne, die mit den Planetenzahnrädern 104 der ersten Stufe kämmen. Der Träger 106 der ersten Stufe hat ein Zahnrad 112, das das zweite Sonnenzahnrad bildet, um einen Satz von Planetenzahnrädern 114 der zweiten Stufe anzutreiben. Die Planetenzahnräder 114 der zweiten Stufe sind um ihre eigenen Achsen drehbar an einem Träger 116 der zweiten Stufe gehalten. Ein Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe enthält innen liegende Zahnradzähne, um mit Planetenzahnrädern 114 der zweiten Stufe zu kämmen. Außerdem hat das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe eine äußere Umfangsnut 122, um das Getriebe 42 zwischen einer hohen und einer niedrigen Drehzahl umzuschalten. Ein Abstandshalter 123 arretiert das Getriebe 42 der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsart zur Ausgabe einer geringen Drehzahl. Der Träger 116 der zweiten Stufe wiederum hat eine zylindrische Bohrung 125, die mit einer Welle 126 von einer Antriebsklaue 128 eingreift, um die Kupplung 50 zu betätigen. Wie in 8 gezeigt, weist die Antriebsklaue 128 ein Paar Flansche 132 auf, die mit dem Kupplungsmechanismus 50 eingreifen, wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben.
Es ist offensichtlich, dass der Abstandshalter 123 verhindert, dass das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe nach links in Eingriff mit dem Träger 106 der ersten Stufe und somit in eine Position für eine hohe Drehzahl bewegt wird. Das Werkzeug kann jedoch konstruiert sein, um einen Schalter (nicht gezeigt) für hohe/niedrige Drehzahl außerhalb des Gehäuses 12 vorzusehen und Greifer zu haben, um mit der Nut 122 an dem Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe einzugreifen, um ein wahlweises Umschalten des Getriebes 42 zwischen einer hohen und einer niedrigen Drehzahl zu bewirken.
Beim Betrieb mit geringer Drehzahl treibt der Motor 32 das Ritzel 62 an, das wiederum die Planetenzahnräder 104 der ersten Stufe in Drehung versetzt, die sich wiederum um ihre Achsen und um eine mittlere Achse in dem Ringzahnrad 108 der ersten Stufe drehen. Als ein Ergebnis dreht sich der Träger 106 der ersten Stufe mit einer Drehzahl, die geringer ist als die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 62. Dadurch wird eine Drehzahlreduzierung der ersten Stufe erreicht. Das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe wird in einer Position für niedrige Drehzahl gehalten, wie durch den Abstandshalter 123 gezeigt. Die inneren Zähne von dem Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe kommen daher von dem Träger 106 der ersten Stufe außer Eingriff. Eine Vielzahl von Zähnen 119 an der Außenseite von dem Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe kommt mit einer Vielzahl von Zähnen 121 in dem Getriebegehäuse 102 in Eingriff, wodurch das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe in dem Gehäuse 102 arretiert wird. Die Planetenzahnräder 114 der zweiten Stufe, die durch das Zahnrad 112 angetrieben werden, drehen sich folglich um ihre Achsen und drehen sich außerdem um das Ringzahnrad 116 der zweiten Stufe, wodurch eine Drehzahlreduzierung der zweiten Stufe auf den Träger 116 der zweiten Stufe und somit auf die Antriebsklaue 128 übertragen wird.
Ein Betrieb mit hoher Drehzahl (wenn dies vorgesehen ist) wird erreicht, indem der Abstandshalter 123 weggelassen und das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe in der Zeichnung nach links geschoben wird. Bei Betrieb mit hoher Drehzahl treibt der Motor 32 das Ritzel 62 an, das wiederum die Planetenzahnräder 104 der ersten Stufe in Drehung versetzt, die sich wiederum um ihre Achsen und um eine mittlere Achse in dem Ringzahnrad 108 der ersten Stufe drehen. Als eine Folge dreht sich der Träger 106 der ersten Stufe mit einer Drehzahl, die kleiner ist als die Drehzahl des Ritzels 62. Dadurch wird eine Drehzahlreduzierung der ersten Stufe erreicht. Wenn das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe in der Zeichnung nach links in eine Position für die hohe Drehzahl geschoben wird, kämmen die innen liegenden Zähne an dem Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe mit Zähnen 117 des Trägers 106 der ersten Stufe. Das Ringzahnrad 118 der zweiten Stufe ist somit an dem Träger 106 der ersten Stufe arretiert und dreht sich mit diesem. Die Planeten zahnräder 114 der zweiten Stufe drehen sich nicht um ihre eigenen Achsen, sondern übertragen stattdessen die Drehung des Trägers 106 der ersten Stufe auf den Träger 116 der zweiten Stufe. Daher wird keine Drehzahlreduzierung der zweiten Stufe erreicht, und ein Betrieb mit hoher Drehzahl des Getriebes 42 wird erreicht.
Es wird nun auf 8 bis 14 Bezug genommen, anhand derer die Struktur und die Funktion des Kupplungsmechanismus 50 des Werkzeugs 10 in größerem Detail beschrieben wird. Eine antreibende Nockenscheibe 142 befindet sich benachbart zu sowie in antreibender Beziehung zu einer Antriebsklaue 128 des Getriebes 42 und hat Antriebsvorsprünge 144, um mit Flanschen 132 der Antriebsklaue einzugreifen. Es sind zwei Flansche 132 und zwei Antriebsvorsprünge 144 vorgesehen. Die Flansche 132 und die Vorsprünge 144 sind bemessen, um einen Antrieb mit Spiel zwischen dem Getriebe 42 und der Kupplung 50 zur Verfügung zu stellen. Dieser Antrieb mit Spiel unterstützt die Ableitung von Trägheitsenergie des Werkzeugs 10 beim Abbremsen des Motors 32. Die antreibende Nockenscheibe 142 hat eine Umfangsaussparung 146 um eine Öffnung 148 herum, um drehbar eine Vielzahl von Kugellagern 150 aufzunehmen, von denen in 8 nur zwei gezeigt sind. Die Kugellager 150 haben drehbar Kontakt mit der Antriebsspindel 58, die ein Evolenten-Zahnrad 152 mit 12 Zähnen aufweist und die sich durch die Öffnung 148 in der antreibenden Nockenscheibe 142 erstreckt, um eine Reibung zwischen der antreibenden Nockenscheibe 142 und der Antriebsspindel 58 zu vermindern, ähnlich der Funktion von einem Sicherungslager.
Wie in 12 gestrichelt gezeigt, hat die antreibende Nockenscheibe 142 eine vordere Fläche, die drei Haltemittel 154a–c definiert, die gleichmäßig mit 120° voneinander beabstandet sind und durch einen rampenförmigen Umfangskanal 156 verbunden sind. Die Haltemittel 154a–c stehen mit den drei Kugellagern 158a–c in Beziehung, die ebenfalls mit 120° voneinander beanstandet drehbar in einer Lagerscheibe 140 aufgenommen sind.
Eine angetriebene Nockenscheibe 164 befindet sich gegenüber der antreibenden Nockenscheibe 142. Wie die antreibende Nockenscheibe 142 hat auch die angetriebene Nockenscheibe 164 drei Nockenscheiben-Haltemittel 166a–c, die mit 120° voneinander beabstandet sind und mit den Kugellagern 158a–c in Beziehung stehen. Die Haltemittel 166a–c sind ebenfalls durch einen rampenförmigen Umfangskanal 168 miteinander verbunden, der zu dem Kanal 156 passt. Die Antriebsspindel 58 steht durch eine Öffnung 148 in der antreibenden Nockenscheibe 142 und durch eine Öffnung 171 in der Lagerscheibe 140 vor und ist drehbar mit der antreibenden Nockenscheibe 164 verbunden, indem das Spindel-Zahnrad 152 mit einer innen liegenden Verzahnung 172 kämmt. Wie in 8 und 11 gezeigt, ist die angetriebene Nockenscheibe 164 in Richtung auf die antreibende Nockenscheibe 142 durch eine Schraubenfeder 176 vorgespannt und setzt die Spindel 58 in Drehung, wenn sie durch die antreibende Nockenscheibe 142 angetrieben wird. Die Schraubenfeder 176 ist um die Antriebsspindel 58 herum angeordnet und ist nach hinten in Richtung auf die angetriebene Nockenscheibe 142 durch eine verschraubbare Drehmoment-Einstellmutter 180 vorgespannt. In Kombination wird durch die Drehmoment-Einstellmutter 180 und die Schraubenfeder 176 der Drehmomentwert eingestellt, bei dem die Nockenscheiben 142 und 164 axial getrennt werden und die Übertragung eines Drehmoments unterbrechen. Die Kupplung 50 ist in 8 in einer sich in Eingriff befindlichen Position und in 9 in einer sich außer Eingriff befindlichen Position gezeigt.
Bei Betrieb wird die Drehmoment-Einstellmutter 180 auf eine solche Art eingestellt, die nachfolgend detailliert beschrieben ist, um die Schraubenfeder 176 zusammenzudrücken. Die zusammengedrückte Schraubenfeder 176 wiederum drückt die angetriebene Nockenscheibe 164 in Richtung auf die antreibende Nockenscheibe 142. Unterhalb des zuvor eingestellten Drehmomentwerts der Kupplung befindet sich jedes Kugellager 158a–c in einem entsprechenden Satz von Aussparungen, die durch Haltemittel 154a–c und 166a–c definiert sind, wodurch die Drehung der Nockenscheiben 142 und 164 und somit der Antriebsspindel 58 erleichtert wird. Die angetriebene Nockenscheibe 164 und die antreibende Nockenscheibe 142 drehen sich gemeinsam, wenn der Motor 32 über das Getriebe 42 die antreibende Nockenscheibe 142 und die angetriebene Nockenscheibe 164 über die Kugellager 158a–c in Drehung versetzt. Da die angetriebene Nockenscheibe 164 mit der Spindel 58 verbunden ist, dreht die angetriebene Nockenscheibe 164 folglich die Spindel 58 mit einer Drehzahl, die durch das Getriebe 42 vorbestimmt ist. Die Spindel 58 wiederum dreht sich, und wenn sie über den Spindelkopf mit einem Befestigungsmittel in Eingriff steht, befestigt sie ein Befestigungsmittel in einem Werkstück.
Wenn das Werkzeug seinen voreingestellten Drehmomentwert erreicht, d.h., wenn das Drehmoment, das auf die antreibende Nockenscheibe 142 aufgebracht wird, den Wider stand übersteigt, der durch das Befestigungsmittel auf die angetriebene Nockenscheibe 164 aufgebracht wird, dann dreht sich die antreibende Nockenscheibe 142 relativ zu der angetriebenen Nockenscheibe 164. Folglich rollen die Kugellager 158a–c aus den Haltemittel-Sätzen 154 und 156 und in die zusammenpassenden rampenförmigen Kanäle 156 und 168. Durch diese Bewegung wird der angetriebene Nockenscheibe 164 in axialer Richtung verlagert, um die angetriebene Nockenscheibe 164 von der antreibenden Nockenscheibe 142 außer Eingriff zu bringen, und die angetriebene Nockenscheibe 164 in axialer Richtung nach vorne in Richtung auf die Nase 20 des Gehäuses zu bewegen, wodurch der Entkupplungssensor-Schalter 56 auf eine Weise geöffnet wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Der offene Entkupplungssensor-Schalter 56 bewirkt anschließend, dass die Steuerschaltung 44 den Motor 32 abbremst. Es wurde herausgefunden, dass die Haltemittel 154 und 166 eine verbesserte Leistungsfähigkeit und Genauigkeit gegenüber den männlichen Nockenflächen gemäß Stand der Technik haben. Dies ist aufgrund der Tatsache der Fall, dass die weiblichen Haltemittel 154 und 166 die Position der geringsten potentiellen Energie darstellen, und das System kommt daher inhärent zum Stillstand, wenn sich die Kugeln 158 in den Haltemitteln 154 und 166 befinden. Wenn sich die Kugeln 158 zu Beginn von jedem Drehmomentzyklus in den Haltemitteln 154 und 166 befinden, bewirkt das Montagewerkzeug der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Genauigkeit, Leistungsfähigkeit und Wiederholbarkeit, und zwar teilweise deshalb, weil das System bei jedem Drehmomentzyklus an der gleichen Startposition beginnt. Das Vorsehen von weiblichen Haltemitteln 154 und 156 anstelle der männlichen Nockenflächen gemäß Stand der Technik bewirkt außerdem verbesserte Herstellungs- und Abnutzungscharakteristiken der Komponenten, und zwar speziell dann, wenn die Komponenten unter Verwendung von Pulvermetall-Technologie hergestellt werden. Bei der Herstellung erzeugt das Vorsehen von weiblichen Haltemitteln inhärent eine höhere Dichte des Materials, das sich in dem weiblichen Haltemittel befindet. Da das weibliche Haltemittel außerdem das Gebiet mit höchster Belastung ist, was durch die Kugeln 158 bewirkt wird, werden somit die Stabilität, die Haltbarkeit und die Leistungsfähigkeit verbessert.
13A–13C zeigen in geraden Linien das Eingreifen, das außer Eingriff kommen und das nachfolgende Wiedereingreifen der antreibenden Nockenscheibe 142 und der angetriebenen Nockenscheibe 164, wie oben beschrieben. In 13A befinden sich die Kugellager 158a–c in den Haltemitteln 154a–c und 166a–c der jeweiligen Nockenscheiben, wenn das Werkzeug ein Befestigungsmittel an einem Werkstück mit dem zuvor eingestellten Drehmomentwert befestigt, und zwar durch Drehung in Richtung des Pfeils 167. Daher befindet sich die antreibende Nockenscheibe 142 über die Kugellager 158 in Eingriff mit der angetriebenen Nockenscheibe 164. Wenn der voreingestellte Drehmomentwert erreicht ist, werden die Kugellager 158a–c aus den jeweiligen Haltmitteln 154 und 156 herausgedrückt, und zwar in eine Position zwischen den Haltemitteln in den zusammenpassenden Kanälen 156 und 158, wie in 13B gezeigt. Die Kugellager 158 rollen an einer nach vorne gerichteten Nockenfläche 181 nach oben, die sich an der vorderen Seite von jedem Haltemittel 154 und 156 befindet. Die Nockenfläche 181 ist dazu ausgestaltet, um die Last zu steuern, bei der eine axiale Bewegung der angetriebenen Nockenscheibe 164 als eine Funktion des auf die Kupplung 50 aufgebrachten Drehmoments erfolgt. Die durch die Schrauben feder 176 aufgebrachte Kraft ist immer axial gerichtet und versucht, die angetriebene Nockenscheibe 164 gegen die Kugellager 158 und somit gegen die antreibende Nockenscheibe 142 zu drücken. Die Form der Fläche 181 ist so konstruiert, dass sich die maximale Komponente der Drehmomentkraft, die gegen die durch die Feder 176 aufgebrachte Kraft wirkt, an einem Punkt nahe dem oberen Bereich der Fläche 181 befindet. Auf diese Weise sinkt die resultierende Kraft, die zwischen der Kugel 158 und der Fläche 181 wirkt, wenn sich die Kugel 158 in den oberen Bereich der Fläche 181 bewegt. Durch diese geringere resultierende Kraft wird die Lebensdauer der Kupplung 50 infolge der Tatsache verlängert, dass der Krümmungsradius der Fläche 181 an ihrem oberen Bereich kleiner ist. Wenn sich die Kugellager 158a–c in den zusammenpassenden Kanälen 156 und 168 befinden, drücken sie die angetriebene Nockenscheibe in axialer Richtung nach vorne und bringen somit die antreibende Nockenscheibe 142 von der angetriebenen Nockenscheibe 164 außer Eingriff, wie in 11 gezeigt. Die Steuerschaltung 44 bremst dann den Motor 32 ab, wie nachfolgend beschrieben wird.
Wenn die Kupplung 50 außer Eingriff kommt, ist die angetriebene Nockenscheibe 164 in Drehrichtung arretiert, während sich die Nockenscheibe 142 weiterhin dreht, bis der Motor 32 vollständig gebremst ist. Die nachfolgende fortgesetzte Drehung der antreibenden Nockenscheibe 142 relativ zu der angetriebenen Nockenscheibe 164 an dieser Stelle bewirkt, dass die Kugellager 158a–c den Kugelkanälen 156, 164 folgen, und zwar teilweise relativ zu der sich drehenden antreibenden Nockenscheibe 142 und teilweise relativ zu der feststehenden angetriebenen Nockenscheibe 164. Daher laufen die Kugellager 158 lediglich mit der Hälfte der Drehgeschwindigkeit der sich drehenden antreibenden Nockenscheibe 142.
Beispielsweise wird bei Kupplungseingriff das Kugellager 158a aus dem Satz von Aussparungen herausgedrückt, die durch die Haltemittel 154a und 166a gebildet sind, wenn die angetriebene Nockenscheibe 164 feststehend ist und sich die antreibende Nockenscheibe 142 weiterhin dreht. Das Kugellager 158a bewegt sich dann in den zusammenpassenden Kanälen 156, 168 mit der Hälfte der Drehgeschwindigkeit der antreibenden Nockenscheibe 142. Wie in 13B gezeigt, wenn sich die antreibende Nockenscheibe 142 weiterhin dreht, wenn der Motor 32 abgebremst wird, dann kommt das Haltemittel 154c in Ausrichtung mit dem Haltemittel 166a. Da jedoch das Kugellager 158a noch nicht das entsprechende Haltemittel 166b auf der feststehenden, angetriebenen Nockenscheibe 164 erreicht hat, wird das Kugellager 158a noch nicht eingefangen. Nach einer weiteren Drehung um 120° der antreibenden Nockenscheibe 142 fängt das Haltemittel 154c das Kugellager 158a ein, wenn das Kugellager 158a das Haltemittel 166b erreicht hat. Daher wird das Kugellager 158a, das anfänglich in dem Haltemittel-Satz gefangen war, das durch die Haltemittel 154a und 166a gebildet ist, in dem Haltemittel-Satz eingefangen, der durch die Haltemittel 154c und 156b gebildet ist, und zwar nach einer Drehung um 240° der antreibenden Nockenscheibe 142 relativ zu der angetriebenen Nockenscheibe 164. Die Kugellager 158b und 158c laufen in einer Weise, die relativ zu der des Kugellagers 158a ist.
Es ist daher offensichtlich, dass die Kupplung 50 der eine 240°-Drehung der antreibenden Nockenscheibe 142 nach dem Außereingriffkommen der Kupplung 50 durchläuft, im Gegensatz zu der 120°-Drehcharakteristik bei ähnlichen herkömmlichen Kupplungsmechanismen. Die zusätzlichen 120° an Drehung bei Außereingriffkommen der Kupplung 50 bewirken eine zusätzliche Motorbremszeit, wodurch sichergestellt wird, dass die Trägheit des Systems bis zu einem Punkt reduziert wird, wo das nachfolgende Wiedereingreifen der Nockenscheiben 142 und 164 eine Drehmoment-Spitze bewirkt, die nicht den Drehmomentwert übersteigt, der erforderlich ist, um die Kupplung 50 wieder außer Eingriff zu bringen. Bei den Montagewerkzeugen gemäß Stand der Technik erzeugt das Wiedereingreifen und Außereingriffkommen der Kupplung Drehmomentspitzen, von denen einige größer sind als das anfängliche Drehmoment des Außereingriffkommens. Das anfängliche Drehmoment des Außereingriffkommens ist ein vorhersagbarer und steuerbarer Parameter. Alle nachfolgenden Drehmoment-Spitzen, die dieses anfängliche Drehmoment des Außereingriffkommens überschreiten, sind unvorhersehbar, was zu einem ungenauen angezogenen Befestigungsmittel führt. Diese Anordnung, indem gewährleistet wird, dass alle nachfolgenden Drehmoment-Spitzen kleiner sind als das anfängliche Drehmoment des Außereingriffkommens, verbessert die Leistungsfähigkeit und die Genauigkeit des Montagewerkzeugs. Die Kupplung 50 verhindert ein unbeabsichtigtes zusätzliches Festziehen eines Befestigungsmittels infolge der Trägheit des Systems, wodurch übermäßige Drehmoment-Spitzen erzeugt werden, und zwar beim fortgesetzten Wiedereingreifen der Kupplung 50. Die zusammenpassenden Kanäle 156 und 158 sind rampenförmige Kanäle, und zwar insofern, dass dann, wenn sich die Kugel 158 auf der Nockenfläche 181 nach oben und in die Kanäle 156 und 158 bewegt hat, eine nach unten gerichtete Neigung zu dem nächsten Haltemittel vorliegt. Die Kanäle 156 und 168 erhöhen sich bezüglich ihrer Tiefe um 0,003 Zoll über der Distanz zwischen den Rastmitteln. Diese nach unten gerichtete Neigung unterstützt die Bewegung der Kugeln 158 in den nächsten Satz von Haltemitteln und wirkt außerdem einer nach hinten gerichteten Bewegung zwischen der angetriebenen Scheibe 164 und der antreibenden Scheibe 142 entgegen. Die nach unten gerichtete Neigung der Kanäle 156 und 168 stellt außerdem sicher, dass Befestigungsmittel mit geringer Trägheit, die auf kleine Spindel-Drehzahlen beschleunigt werden, genug Drehmoment erzeugen, um die Reibung des Systems zu überwinden und die Kugeln 158 in die Haltemittel 154 und 156 zurückhalten, und zwar in dem Fall einer blockierten offenen Kupplung. Die Haltemittel 154 und 166 bilden außerdem eine hintere Nockenfläche 183, die die Kugel 158 in einen zugehörigen Satz von Haltemitteln 154 und 166 zurückführt. Die hintere Nockenfläche 183 und die vordere Nockenfläche 181 sind im umgekehrten Betrieb ausgestaltet, um während des Wiedereingreifens einen Kontakt zwischen den Kugeln 158 und beiden Nockenscheiben 142 und 164 zu gewährleisten, um jegliches Springen der Kugeln 158 zu vermeiden, die die Neigung haben können, vor die Nockenfläche 181 zu schlagen. Außerdem ist die hintere Nockenfläche konstruiert, um eine Erhöhung von 5% des nach vorne gerichteten Drehmoments des Außereingriffkommens zu bewirken, wenn das Werkzeug in umgekehrter Richtung betrieben wird, um das Entfernen eines Befestigungsmittels zu erleichtern, falls gewünscht.
Unter Bezugnahme auf 8 und 11 enthält die Antriebsspindel 58 einen Gewindebereich 182, auf den eine Einstellmutter 180 aufgeschraubt ist. Die Einstellmutter 180 steuert das Ausmaß des Zusammendrückens der Schraubenfeder 176 und damit die Drehmoment-Einstellung der Kupplung 50. Wie in 14 gezeigt, weist die Fläche der Einstellmutter 180 drei Paare von gegenüberliegenden Schlitzen 184 auf, die ein Eingreifen mit dem Drehmoment-Einstellwerkzeug 54 ermöglichen. Die Einstellmutter 180 weist außerdem eine Vielzahl von Nippeln 186 auf, die um deren Außenkante an der Fläche gegenüber den Schlitzen 184 in arretierbarem Eingriff mit einer Vielzahl von entsprechenden Aussparungen 188 in einer Haltetaste 190 angeordnet sind. Die Haltetasse 190 hat eine innere Öffnung, die ein Evolenten-Zahnrad 192 mit 12 Zähnen bildet, um mit den Zähnen von einem Zahnrad 152 an der Spindel 58 einzugreifen, um dadurch die Mutter 180 lösbar an der Spindel 58 zu befestigen und eine Drehung der Mutter 180 relativ zu der Spindel 58 zu verhindern, wenn sich die Spindel 58 dreht. Die Position der Einstellmutter 180 an dem Gewindebereich 182 und somit die Drehmomentwert-Einstellung des Werkzeugs können eingestellt werden, und zwar nach einer Betätigung des Kragens 52, was nachfolgend detailliert beschrieben wird.
Es wird nun auf 8, 15 und 16 Bezug genommen, in denen der Kragen 52 und zugehörige Komponenten in größerem Detail gezeigt sind. Wie in 15 und 16 gezeigt, enthält der Kragen 52 einen Ring 194, der in der Nase 20 des Gehäuses 12 drehbar gehalten ist, und zwar durch Eingreifen einer Kragenlippe 193 mit einem inneren Kanal, der in der Nase 20 des Gehäuses 12 gebildet ist. Der Rand 195 von diesem Ring 194 ist mit Drehzahl-Einstellungen markiert, und zwar sowohl in in/lbs als auch in N.m. Wie in 11 gezeigt, ist ein Drehmomentfenster 196 für die Kupplung integriert in dem Gehäuse 12 über dem Ring 194 gebildet, um eine bestimmte Drehmoment-Einstellung der Kupplung anzuzeigen, oder um anzugeben, dass der Kragen 52 in eine Einstell-Betriebsart gedreht wurde, wie durch das Pfeilsymbol 197 dargestellt. Wie in 15 gezeigt, enthält die Fläche von dem Ring 194 ein Paar Einstellöffnungen 198, um einen inneren Zugriff auf die Einstellmutter 180 zu ermöglichen. Die Fläche von dem Ring 194 enthält außerdem eine Vielzahl von Kerben 200, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Kerben 200 wirken wahlweise mit einer Einrastfeder 202 (8) zusammen, um so zu bewirken, dass der Kragen 52 einrastet, wenn er gedreht wird, weil die Feder 202 dann mit aufeinanderfolgenden Kerben 200 eingreift, und um die Position von dem Kragen 52 beizubehalten, wenn die gewünschte Drehmoment-Einstellung oder das Drehmoment-Einstellsymbol im Fenster 196 angezeigt wird.
Wie in 10 gezeigt, hat die Einrastfeder 102 ein erstes Ende 203, das integriert mit der inneren Gehäusewand 204 geformt ist. Wie in 10 gezeigt, erstreckt sich die Feder 202 in seitlicher Richtung entlang des Gehäuses 12 und bildet eine Kammer 206. Das First-Shot-Material, durch das das Gehäuse 12 geformt ist, bildet eine Öffnung 208 in Verbindung mit der Kammer 206. Die Feder 202 hat einen Kontaktflansch 212, um nacheinander mit den Kerben 200 in Kontakt zu kommen, sowie ein zweites Ende 214, das gegen die innere Wand 204 anliegt und sich in axialer Richtung entlang der inneren Wand biegt, wenn der Kragen 52 gedreht wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Die strukturelle Integriertheit der Feder 202 wird durch das Überform-Material verbessert, gezeigt bei 217, das mit der Feder 202 verbunden ist. Das Überform-Material strömt durch die Öffnung 208 und in die Kammer 206, um sich mit der Feder 202 zu verbinden, wenn das Überform-Material auf die Außenfläche der inneren First-Shot-Schicht aufgebracht wird. Da die Einrastfeder 202 während des Gehäuse- Formprozesses integriert als ein Teil des Gehäuses 12 gebildet wird, werden die Werkzeug-Montage und die Kosten reduziert, da weniger Teile erforderlich sind.
Um die Drehmoment-Einstellung des Werkzeugs 10 einzustellen, wird zunächst der Kragen 52 gedreht. Wenn der Kragen 52 gedreht wird, rastet der Kontaktflansch 202 in die aufeinanderfolgenden Kerben 200 an dem Kragen 52 ein, wobei jede Kerbe 200 einer bestimmten voreingestellten Drehmomentwert-Markierung entspricht, die in dem Fenster 196 abzulesen ist. Der Kragen 52 wird gedreht, bis der Drehmoment-Einstell-Betriebsartpfeil 197 in dem Kupplungs-Drehmomentfenster 196 erscheint. Wenn der Kragen 52 in die Drehmoment-Einstellposition verdreht ist, befinden sich die Ring-Einstellöffnungen 198 in Ausrichtung mit einem Paar von Gehäuse-Einstellöffnungen 216, die sich an der Innenwand 220 des Gehäuses befinden (11).
Wenn sich die Öffnungen 198 und 216 in gegenseitiger Ausrichtung befinden, werden die Enden 222 des Kupplungs-Einstellwerkzeugs 54 in die ausgerichteten Öffnungen eingesetzt, um mit einem der Schlitz-Paare 184 der Einstellmutter 180 einzugreifen. Wie teilweise in 11 gezeigt, ist das Drehmoment-Einstellwerkzeug 54 vorzugsweise ein halbstarrer Draht mit rundem Querschnitt, der in der Lage ist, in eines der Schlitz-Paare 184 eingesetzt zu werden, die in der Fläche der Mutter 180 gebildet sind. Wenn das Einstellwerkzeug 54 eingreift und die Mutter 180 festhält, wird die Spindel 58 entweder in Gegenuhrzeigerrichtung oder in Uhrzeigerrichtung gedreht, wodurch die Einstellmutter 180 entlang des Gewindebereichs 182 der Spindel 58 nach oben oder nach unten bewegt wird, und zwar abhängig davon, ob eine höhere oder niedrigere Drehmoment- Einstellung gewünscht ist. Nachdem die Einstellmutter 180 verdreht worden ist, wird das Einstellwerkzeug 54 entfernt, und das Montagewerkzeug wird an einer Drehmoment-Messvorrichtung überprüft, um den eingestellten Drehmomentwert des Werkzeugs zu bestimmen. Wenn der resultierende Drehmomentwert zu hoch oder zu niedrig ist, wird das Einstellwerkzeug 54 wieder durch die sich in Ausrichtung befindlichen Öffnungen 198 und 216 eingesetzt, um die Einstellmutter 180 entsprechend zu verdrehen.
Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein gewünschter Werkzeug-Drehmomentwert erreicht ist. Wenn dieser gewünschte Drehmomentwert erreicht ist, wird der Kragen 82 unter Verwendung des Werkzeugs 54 verdreht, bis die korrekte Werkzeug-Drehmomentwert-Einstellung im Fenster 196 angezeigt wird. Ein Verdrehen des Kragens 52 auf diese Weise dient außerdem dazu, die Einstellöffnungen 216 zu verschließen, um zu verhindern, dass Schmutz und andere Fremdsubstanzen in das Innere des Werkzeugs eindringen können, nachdem der Drehmomentwert eingestellt wurde.
Es ist an dieser Stelle offensichtlich, dass der vorstehend beschriebene Kragen 52 zu verhindern hilft, dass ein Endbenutzer die Kupplungs-Drehmoment-Einstellung verstellen kann. Daher kann eine gewünschte Drehmomentwert-Einstellung in einer entfernten Teststation eingestellt werden und danach beibehalten werden, bis es gewünscht ist, die Drehmomentwert-Einstellung an der entfernten Teststation wieder zu verändern. Außerdem macht der Kragen 52 das Erfordernis von Drehmoment-Einstell-Zugriffslöchern überflüssig, die das Innere des Werkzeugs für Schmutz und anderen Dreck frei zugänglich machen, der in einer industriellen Montagelinie üblich ist, da der Kragen 52 verdreht wird, um das Innere des Werkzeugs zu verschließen. Außerdem zeigt der Kragen 52 den Drehmomentwert an, auf den das Werkzeug eingestellt ist, und zwar durch das Fenster 196 an der Nase 20 des Gehäuses. Außerdem zeigt der Kragen 52 durch das Fenster 196 einer Person die Einstellung des Kupplungs-Drehmomentwerts an, wenn sich das Werkzeug in einer Drehmoment-Einstellbetriebsart befindet.
Es wird nun auf 17A–B Bezug genommen, in denen ein Schaltungsdiagramm der Steuerschaltung 44 gezeigt ist. Wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben, wird Energie wahlweise der ANTRIEB-Betriebsartschaltung zugeführt, die in der Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung implementiert ist. Die ANTRIEB-Betriebsartschaltung speist den Motor 32, um ein Befestigungsmittel einzutreiben. Das kraftgetriebene Werkzeug treibt das Befestigungsmittel an, bis ein vorbestimmter Drehmomentwert erreicht ist und die Kupplung 50, die mit dem kraftgetriebenen Werkzeug in Beziehung steht, außer Eingriff kommt, wodurch verhindert wird, dass das kraftgetriebene Werkzeug ein weiteres Antriebsdrehmoment auf das Befestigungsmittel aufbringt. Der Kupplungssensor-Schalter 56, der mit der Steuerschaltung 44 verbunden ist, erfasst das Außereingriffkommen der Kupplung 50, in dem er von einem geschlossenen in einen offenen Zustand umschaltet. Danach wird die Energie zu dem Motor unterbrochen, und die BREMS-Schaltung in der Steuerschaltung 44 bremst dynamisch den Motor 32. Die Steuer-Schaltung 44 enthält eine Schutzschaltung, die verhindert, dass sowohl die ANTRIEB- als auch die BREMS-Schaltung gleichzeitig aktiviert werden, ein Zustand, bei dem die Schaltung durchbrennen würde.
Beim Abschalten der Energie und beim Bremsen des Motors 32 kommt die Kupplung 50 normalerweise wieder in Eingriff. Wenn jedoch die Kupplung 50 blockiert, ist die Steuerschaltung 44 der vorliegenden Erfindung in der Lage, diesen Zustand zu erkennen, und gibt der Kupplung 50 eine Möglichkeit, wieder in Eingriff zu kommen, nachdem dem Motor 32 wieder Energie zugeführt wird. Die Steuerschaltung 44 enthält außerdem eine Schaltung, um sowohl den Betätigungsschalter als auch den Kupplungssensor-Schalter zu entprellen, so dass falsche Endsignale ignoriert werden.
Die Steuerschaltung 44 erreicht diese Funktionen durch Implementierung einer "smarten" Zeitverzögerung, die durch das stabile Schließen des Kupplungssensor-Schalters initiiert wird. Danach erfasst die Steuerschaltung 44 den Übergang des Kupplungssensor-Schalters von einer stabilen geschlossenen Position in eine offene Position, und zwar in Reaktion auf ein Außereingriffkommen der Kupplung. Diese sogenannte "smarte" Verzögerung stellt außerdem einen Schutz gegen eine falsche Antwort aufgrund des Prellens des Kupplungssensor-Schalters sicher, wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben wird.
Außerdem wird mit Hilfe die Steuerschaltung 44 die Anzahl an Drahtverbindungen zwischen der Steuerschaltung, dem Motor, dem Kupplungssensor-Schalter und dem Vorwärts/Rückwärts-Betätigungsschalter vermindert, wodurch die Herstellungskosten der Steuerschaltung vermindert werden.
Unter Bezugnahme auf 17A–17B der Zeichnungen ist eine Steuerschaltung für ein kraftgetriebenes Werkzeug allgemein bei 310 gezeigt. Die Steuerschaltung 310 ist auf eine Weise hergestellt, die in der Technik gut bekannt ist. Verbindungsanschlüsse, die allgemein mit T1 und T4 bezeichnet sind, verbinden die Steuerung funktional mit einem Vorwärts/Rückwärts-Schalter 312. Der Vorwärts/Rückwärts-Schalter 312 ist an dem Motor 314 angeschlossen und steuert dessen Drehrichtung. Die Steuerschaltung ist außerdem funktional mit einem Betätigungsschalter 31 verbunden, der die Steuerschaltung speist, wenn er gedrückt wird, und die Schaltung deaktiviert, wenn er losgelassen wird. Obwohl die nachstehend beschriebene Steuerschaltung aus diskreten Komponenten zusammengesetzt ist, ist offensichtlich, dass die Steuerschaltung alternativ unter Verwendung eines Mikro-Controllers implementiert werden kann, der in der Technik bekannt ist. Obwohl diese Werte gemäß einer bestimmten Anwendung variieren können, ermöglichen die angegebenen Werte, dass die Schaltung auf eine Weise betrieben werden kann, wie nachfolgend detailliert beschrieben.
Die Steuerschaltung 310 enthält allgemein sechs Unterschaltungen. Die Unterschaltung 316 ist mit den Kupplungssensor-Schalter 56 verbunden und überwacht den Zustand des Schalters. Die Unterschaltung 316 implementiert außerdem die sogenannte "smarte" Verzögerungsfunktion der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend in größerem Detail beschrieben wird. Die Logik-Unterschaltung 318 ist mit dem Ausgang der Unterschaltung 316 verbunden und steuert die ANTRIEB- und BREMS-Betriebsart des Motors des kraftgetriebenen Werkzeugs. Eine ANTRIEB-Unterschaltung, allgemein mit 322 bezeichnet, wird wahlweise aktiviert, um den Antrieb des Motors des kraftgetriebenen Werkzeugs in Reaktion auf Signale zu steuern, die von Logikschaltung 318 empfangen werden. Auf ähnliche Weise steuert eine BREMS-Unterschaltung, die allgemein mit 324 bezeichnet ist, wahlweise das dynamische Bremsen des Motors des kraftgetriebenen Werkzeugs in Reaktion auf Signale, die von der Logikschaltung 318 empfangen werden. Die Ausgänge von sowohl der ANTRIEB- als auch der BREMS-Unterschaltung 322 und 324 sind mit den Eingängen des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 312 verbunden, um den Betrieb des Motors des kraftgetriebenen Werkzeugs zu steuern.
Außerdem filtert die Filter-Unterschaltung 326 Spannungsspitzen, die durch das Prellen der Motorbürsten erzeugt werden, wie auch jegliches Rück-EMF-Rauschen, das von dem Motor des kraftgetriebenen Werkzeugs in die Schaltung eingeleitet wird. Schließlich enthält die Unterschaltung 328 eine LED-Anzeige, um dem Benutzer eine visuelle Anzeige zur Verfügung zu stellen, wenn der gewünschte Drehmomentwert erreicht ist und die Kupplung außer Eingriff gerät.
Die speziellen Komponenten des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 312, der Entkupplungssensor-Schalter 56 und jeder der zuvor aufgeführten Unterschaltungen werden nun in größerem Detail beschrieben. Es wird jetzt auf den Vorwärts/Rückwärts-Schalter 312 Bezug genommen, bei dem die Leitung 1 direkt mit dem positiven Anschluss von dem Batteriesatz 22 verbunden ist, wohingegen die Leitung 1' mit dem hohen Eingang des Werkzeugmotors 314 verbunden ist. Die Leitung 2 ist mit dem Drain-Anschluss von dem ANTRIEB-FET Q10 verbunden, wohingegen die Leitungen 2' und 3 mit den SOURCE-Anschlüssen der beiden BREMS-FETs Q8 und Q9 verbunden sind. Wenn der Motor in der Vorwärts-ANTRIEB-Betriebsart betrieben wird, verbindet ein erster Schalter im Inneren des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 312 die Leitungen 1 und 1', und ein zweiter Schalter im Inneren des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 312 verbindet die Leitungen 2 und 2'. Wenn der Motor in der Rückwärts-ANTRIEB-Betriebsart betrieben wird, verbindet der erste Schalter die Leitungen 1 und 2', und der zweite Schalter verbindet die Leitungen 2 und 1'.
Der Kupplungssensor-Schalter 56 ist mit Leitung 2' des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 312 verbunden. Der Kupplungssensor-Schalter 56 ist außerdem über eine Diode D7 und einen Widerstand R15 mit der Basis von einem Transistor Q10 in der Unterschaltung 316 und über einen Widerstand R14 mit dem Emitter von Q1 verbunden. Der Kollektor Q1 wiederum ist über einen Widerstand R11 mit einem Kondensator C2 verbunden. Durch diese Verbindungen wird Q1 eingeschaltet, wenn der Kupplungssensor-Schalter 56 geschlossen ist, und ausgeschaltet, wenn der Kupplungssensor-Schalter 56 offen ist. Der Sensor-Schalter 56 ist geschlossen, wenn sich die Kupplung in Eingriff befindet, und geöffnet, wenn sich die Kupplung außer Eingriff befindet.
Es wird nun auf die Unterschaltung 316 Bezug genommen, in der der positive Eingang von einem Komparator 340 mit dem Kondensator C2 verbunden ist. Der negative Eingang von dem Komparator 340 wird mit einer festen Referenzspannung Vcc über ein Spannungsteiler-Netzwerk gespeist, das die Widerstände R3 und R4 und eine Zener-Diode D3 aufweist. Der Ausgang von dem Komparator 340 ist daher eingerichtet, um von einem niedrigen in einen hohen Zustand umzuschalten, wenn die Spannung am Kondensator C2 den Referenzspannungswert übersteigt, der an seinem negativen Eingang geliefert wird. Der invertierende Eingang eines zweiten Komparators 342 ist über einen Spannungsteiler, der die Widerstände R6 und R7 und die Zener-Diode D4 enthält, mit Vcc verbunden. Der nicht-invertierende Eingang von dem Komparator 342 ist mit der Batterie 220 über eine Filterschaltung 326 verbunden, die die Widerstände R5 und R7, den Kondensator C8 und die Diode D5 enthält. Der Ausgang an dem Anschluss 7 des Komparators 342 wird über den Widerstand R12 zurück zu seinem nicht-invertierenden Eingang zurückgeführt. Außerdem ist der Ausgang des Komparators 342 über die Diode D11 und den Widerstand R9 mit dem Kondensator C2 verbunden. Der Ausgang des Komparators 342 ist normalerweise hoch, wenn der Betätigungsschalter 31 betätigt wird, und niedrig, wenn der Betätigungsschalter 31 nicht betätigt wird. Wenn daher der Ausgang des Komparators 342 hoch ist, wird die Diode D11 in Sperrrichtung vorgespannt, und der Kondensator C2 ist in der Lage, über den Widerstand R11 aufgeladen zu werden, und zwar immer dann, wenn der Transistor Q1 leitend ist. Wenn jedoch der Ausgang von dem Komparator 342 niedrig ist, wird die Ladung in dem Kondensator C2 über den Widerstand R9 und die Diode D11 schnell zur Erde entladen.
Der Ausgang des Komparators 340 wird zu der Unterschaltung 318 geleitet, und zwar insbesondere zu beiden Eingängen von einem NOR-Glied 344. Das NOR-Glied 344 invertiert somit das Signal von dem Komparator 340. Der Ausgang von dem NOR-Glied 344 ist mit einem Eingang von dem NOR-Glied 346 und außerdem mit einem der Eingänge von dem NOR-Glied 350 verbunden. Der andere Eingang von dem NOR-Glied 346 ist mit dem Kollektor von dem Transistor Q1 und über einen Widerstand R18 mit der Erde verbunden. Der Ausgang von dem NOR-Glied 346 ist mit einem der Eingänge von dem anderen NOR-Glied 348 verbunden. Die NOR-Glieder 348 und 350 sind in einer R-S Flip-Flop Konfiguration mit dem Eingangsanschluss 8 von dem NOR-Glied 348, der dem Einstell-Eingang entspricht, und mit dem Eingangsanschluss 13 von dem NOR-Glied 350 verbunden, der dem Reset-Eingang entspricht. Die "1"-Ausgabe von dem Flip-Flop, die dem Ausgang von dem NOR-Glied 348 an Anschluss 10 entspricht, ist mit der ANTRIEB-Unterschaltung 322 verbunden, was später in größerem Detail beschrieben wird. Die "0"-Ausgabe von dem Flip-Flop, die dem Ausgang von dem NOR-Glied 350 an Anschluss 11 entspricht, ist mit der BREMS-Unterschaltung 324 und außerdem über einen Widerstand R20 mit dem Gate von dem FET Q2 verbunden.
Es wird nun auf die ANTRIEB-Unterschaltung 322 Bezug genommen, die in 17B gezeigt ist, wobei der Ausgang von dem NOR-Glied 348 über einen Zeitverzögerungs-Filter, der die Widerstände R27 und R28 sowie einen Kondensator C5 enthält, zu dem Gate von einem FET Q4 geleitet wird. Der Drain-Anschluss von dem FET Q4 ist über einen Widerstand R26 mit der Batterie 22 verbunden, und der Source-Anschluss von dem FET ist mit der Erde verbunden. Außerdem ist der Drain-Anschluss von dem FET Q4 mit der Basis von einem Transistor Q5 verbunden. Der Kollektor von dem Transistor Q5 ist mit der Batterie-Versorgungsleitung 322 über die parallelen Widerstände R24 und R25 verbunden, und der Emitter-Anschluss davon ist mit der Erde verbunden. Außerdem ist der Kollektor-Anschluss von dem Transistor Q5 außerdem mit dem Gate von dem ANTRIEB-FET Q10 über eine Reihe von 50 Ohm Widerständen 361 verbunden. Der Drain-Anschluss des ANTRIEB-FET Q10 ist wiederum mit Leitung 2 des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 312 verbunden, und dessen Source-Anschluss ist mit der Erde verbunden. Wenn folglich der Ausgang von dem NOR-Glied 348 in der Logik-Schaltung 318 hoch ist, wird der FET Q4 leitend, wodurch der Transistor Q5 ausgeschaltet wird und es ermöglicht wird, dass der ANTRIEB-FET Q10 den Motor speist. Umgekehrt, wenn der Ausgang von dem NOR-Glied 348 niedrig ist, wird der FET Q4 ausgeschaltet, und der Transistor Q5 wird eingeschaltet, wodurch der ANTRIEB-FET Q10 deaktiviert und die Leistung zu dem Motor unterbrochen wird. Die Zeitverzögerungs-Filterschaltung, die zwischen dem Ausgang der Logik-Schaltung 318 und dem Gate des FET Q4 angeschlossen ist, dient dazu, den Betätigungsschalter zu entprellen, bevor die ANTRIEB-Betriebsart eingeleitet wird.
Es wird nun auf die BREMS-Unterschaltung 324 Bezug genommen, wobei der Ausgang von dem NOR-Glied 350 der Logik-Schaltung 318 durch eine Zeitverzögerungs-Schaltung, die einen Widerstand R21 und einen Kondensator C4 enthält, zu dem Gate von dem FET Q3 geleitet wird. Der Drain-Anschluss von dem FET Q3 ist über einen Widerstand R34 mit dem Gate von dem FET Q6 verbunden, und der Source-Anschluss von dem FET Q3 ist mit der Erde verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Drain-Anschluss von dem FET Q6 mit der Batterie 22 über eine Diode Dg und den Widerstand R30 verbunden, und der Source-Anschluss von dem FET Q6 ist über die Widerstände R31, R35 und R37 mit den Gates von den parallel geschalteten BREMS-FETs Q8 und Q9 verbunden. Die Drain-Anschlüsse von beiden FETs Q8 und Q9 sind direkt mit der Batterie 22 verbunden, und die Source-Anschlüsse von beiden BREMS-FETs Q8 und Q9 sind mit der Rückführleitung 3 des Motors und mit dem Vorwärts/Rückwärts-Schalter 312 an Leitung 2' verbunden.
Wenn folglich der Ausgang von dem NOR-Glied 350 in der Logik-Schaltung 318 auf hoch geht, wird FET Q3 eingeschaltet, wodurch FET Q6 ausgeschaltet wird und die BREMS-FETs Q8 und Q9 leitend werden, um den Motor dynamisch abzubremsen. Umgekehrt, wenn der Ausgang von dem NOR-Glied 350 auf niedrig geht, wird der FET Q3 ausgeschaltet, der FET Q6 eingeschaltet und die BREMS-FETS Q8 und Q9 deaktiviert. Außerdem, um zu gewährleisten, dass die BREMS-FETs Q8 und Q9 niemals leitend sind, wenn der ANTRIEB-FET Q10 eingeschaltet ist, ist der Ausgang von dem NOR-Glied 348, das den leitenden Zustand des ANTRIEB-FET Q10 steuert, ebenfalls mit dem Gate von einem weiteren FET Q7 verbunden. Der Drain-Anschluss des FET Q7 ist über Widerstand R33 mit den Gates von beiden ANTRIEB-FETs Q8 und Q9 verbunden, und dessen Source-Anschluss ist mit der Erde verbunden. Wenn daher der Ausgang von dem NOR-Glied 348 hoch geht und der ANTRIEB-FET Q10 leitend wird, wird der FET Q7 ebenfalls leitend, um dadurch beide BREMS-FETs Q8 und Q9 im Aus-Zustand zu halten. Schließlich, unter Bezugnahme auf die LED-Unterschaltung 328, die in 19A gezeigt ist, wird der Ausgang von dem NOR-Glied 350 zu dem Gate von FET Q2 geleitet, dessen Source-Anschluss mit der Kathode von einer LED DS1 verbunden ist und dessen Drain-Anschluss mit der Erde verbunden ist. Die Anode von der LED DS1 ist über die parallelen Widerstände R17 und R23 mit der Batterie 22 verbunden. Daher, immer wenn der Ausgang von dem NOR-Glied 350 hoch geht, um den Motor dynamisch abzubremsen, was stattfindet, wenn der Kupplungssensor-Schalter 56 in Reaktion auf ein Außereingriffkommen der Kupplung geöffnet wird, wird der FET Q2 leitend, und die LED DS1 leuchtet, um ein sichtbares Signal für den Benutzer des kraftgetriebenen Werkzeugs zur Verfügung zu stellen.
Die Funktion der oben beschriebenen Steuerschaltung 310 wird nun beschrieben. Zuerst, um die ANTRIEB-Betriebsart einzuleiten, betätigt der Benutzer des kraftgetriebenen Werkzeugs den Betätigungsschalter 31, um den Motor zu speisen und ein Befestigungsmittel einzutreiben. Der Motor wird wegen der nachfolgenden Schaltungszustände gespeist, die vorliegen, wenn der Betätigungsschalter 31 anfangs betätigt wird. Da im Kondensator C2 keine Ladung gespeichert ist, ist der Signalpegel an dem positiven Eingang des Komparators 340 kleiner als das Grenzwertsignal an seinem negativen Eingang, und der Ausgang von dem Komparator 340 ist niedrig. Das niedrige Signal von dem Ausgang des Komparators 340 wird durch das NOR-Glied 344 invertiert, wodurch an dem Anschluss 6 von dem NOR-Glied 346 und an dem Anschluss 13 von dem NOR-Glied 350 ein hohes Signal anliegt. Folglich sind die Ausgänge von beiden NOR-Gliedern 346 und 350 und somit beide Eingänge von dem NOR-Glied 348 niedrig, wodurch bewirkt wird, dass der Ausgang von dem NOR-Glied 348 auf hoch geht. Wie vorstehend beschrieben, wenn der Ausgang von dem NOR-Glied 348 hoch ist, wird der ANTRIEB-FET Q10 leitend, und der Motor wird gespeist.
Es sei angenommen, dass sich die Kupplung korrekt in Eingriff befindet und der Kupplungssensor-Schalter 56 geschlossen ist. Der Transistor Q1 ist daher leitend, wodurch ein hoher Eingang an dem Anschluss 5 von dem NOR-Glied 346 anliegt und das Aufladen des Kondensators C2 über den Widerstand R11 eingeleitet wird. Wenn die Ladung des Kondensators C2 das Grenzwertsignal übersteigt, das an dem negativen Eingang des Komparators 340 anliegt, geht der Ausgang des Komparators 340 auf hoch. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Zeitverzögerung, die durch das Aufladen des Kondensators C2 eingeleitet wird, etwa 8,5 Millisekunden. Das hohe Signal von dem Ausgang des Komparators 340 wird durch das NOR-Glied 344 invertiert, wodurch ein niedriges Signal am Eingangsanschluss 6 von dem NOR-Glied 346 und außerdem an dem Eingangsanschluss 13 von dem NOR-Glied 350 zur Verfügung gestellt wird. Da der Eingangsanschluss 8 von dem NOR-Glied 348 noch niedrig ist, wird dadurch keine sofortige Änderung der Ausgangszustände des R-S Flip-Flop bewirkt, das die NOR-Glieder 348 und 350 enthält. Jedoch wird jetzt die Logikschaltung 318 in Reaktion auf das Öffnen des Kupplungssensor-Schalters 56 "geschützt".
Es ist wichtig anzumerken, dass dann, wenn aus irgendwelchen Gründen die Kupplung in der offenen Position stecken bleibt und somit der Kupplungssensor-Schalter 56 geöffnet ist, der Transistor Q1 nicht-leitend bleibt, wenn der Motor gespeist wird, wodurch ein Aufladen des Kondensators C2 verhindert wird. Folglich wird die Logikschaltung 318 nicht "geschützt", wie gerade beschrieben, und reagiert daher nicht fehlerhafterweise auf den offenen Zustand des Kupplungssensor-Schalters, der angibt, dass ein gewünschter Drehmoment-Grenzwert erreicht ist. Es sei angenommen, dass der Kupplungssensor-Schalter 56 korrekt geschlossen war, wie vorstehend beschrieben wurde, wobei die ANTRIEB-Unterschaltung 322 durch die Logikschaltung 318 aktiviert bleibt, bis der voreingestellte Drehmomentwert für das Befestigungsmittel erreicht ist.
Wenn das kraftgetriebene Werkzeug den voreingestellten Drehmomentwert erreicht, kommt die Kupplung des kraftgetriebenen Werkzeugs außer Eingriff. Folglich wird der Kupplungssensor-Schalter geöffnet und schaltet den Transistor Q1 aus. Dadurch wird bewirkt, dass der Eingang an Anschluss 5 von dem NOR-Glied 346 auf niedrig geht, wodurch wiederum bewirkt wird, dass dessen Ausgang an Anschluss 4 auf hoch geht. Der resultierende hohe Eingang an Anschluss 8 von dem NOR-Glied 348 bewirkt, dass das R-S-Flip-Flop seinen Ausgangszustand ändert. Mit anderen Worten, der Ausgang von dem NOR-Glied 348 schaltet von einem hohen in einen niedrigen Zustand, und der Ausgang von dem NOR-Glied 350 schaltet von einem niedrigen in einen hohen Zustand. Wenn der Ausgang an Anschluss 10 der Logikschaltung 318 niedrig ist, wird der FET Q4 der ANTRIEB-Unterschaltung 322 deaktiviert, wodurch der Transistor Q5 eingeschaltet und der ANTRIEB-FET Q10 ausgeschaltet wird, um den Motor nicht mehr zu speisen. Wenn der FET Q4 ausgeschaltet ist, wird der Kondensator C5 über den Widerstand R27 entladen.
Gleichzeitig, wenn der Ausgang an Anschluss 11 der Logikschaltung 318 hoch ist, wird die BREMS-Schaltung 324 aktiviert. Insbesondere wird das hohe Signal von dem NOR-Glied 350 durch eine RC-Zeitverzögerungsschaltung, die den Kondensator C4 und den Widerstand R21 aufweist, zum Gate von dem FET Q3 geleitet, um den FET einzuschalten. Wenn der FET Q3 eingeschaltet ist, wird der FET Q6 nicht-leitend, wodurch die BREMS-FETs Q8 und Q9 eingeschaltet werden. Es ist wichtig, dass die Zeitverzögerungsschaltung, die eine Verzögerung von etwa 84 Millisekunden zur Verfügung stellt, gewährleistet, dass der ANTRIEB-FET Q10 vollständig ausgeschaltet ist, bevor die BREMS-FETs Q8 und Q9 eingeschaltet werden. Dadurch wird verhindert, dass die Leistungs-FETs fehlerhafterweise kurzgeschlossen werden.
Wenn die BREMS-FETs Q8 und Q9 eingeschaltet sind, wird der Motor in der umgekehrten Richtung kurzgeschlossen, um dadurch den Motor dynamisch abzubremsen. Der Kondensator C6, der über den Widerstand R30 aufgeladen wird, während der ANTRIEB-FET Q10 eingeschaltet ist, entlädt sich während der BREMS-Betriebsart über den FET Q6, wodurch sichergestellt wird, dass die BREMS-FETs Q8 und Q9 für eine ausreichende Zeitdauer von zumindest 150 Millisekunden eingeschaltet bleiben, um den Motor korrekt abzubremsen.
Wie vorstehend erläutert, wenn die Kupplung des kraftgetriebenen Werkzeugs außer Eingriff kommt und die Steuerschaltung von der ANTRIEB-Betriebsart in die BREMS-Betriebsart umschaltet, wird der FET Q2 leitend, und die LED DS1 leuchtet. Wenn das Einsetzen des Befestigungsmittels abgeschlossen ist, lässt der Benutzer den Betätigungsschalter 31 los. Wenn der Betätigungsschalter 31 losgelassen ist, geht der Ausgang des Komparators 342 auf niedrig, wodurch bewirkt wird, dass sich der Kondensator C2 über den Widerstand R9 und die Diode D11 entlädt.
Wenn der Kondensator C2 unter den Grenzwert des Komparators 340 entladen ist, geht der Ausgang des Komparators 340 auf niedrig, um die Logikschaltung 318 freizugeben und zurückzusetzen. Insbesondere wird das niedrige Ausgangssignal von dem Komparator 340 durch das NOR-Glied 344 invertiert, wodurch ein hohes Signal sowohl an dem Eingangsanschluss 6 von dem NOR-Glied 346 als auch an dem Eingangsanschluss 13 von dem NOR-Glied 350 anliegt. Der Ausgang von dem NOR-Glied 346 schaltet dann in einen niedrigen Zustand, wodurch bewirkt wird, dass die Ausgänge von dem R-S-Flip-Flop wieder ihre Zustände von der BREMS-Betriebsart in die ANTRIEB-Betriebsart ändern. Trotz der Tatsache, dass der Ausgang von dem NOR-Glied 348 nun hoch ist und der Ausgang von dem NOR-Glied 350 niedrig ist, wird der ANTRIEB-FET Q10 nicht wieder aktiviert, da der Betätigungsschalter 31 nicht betätigt wird.
Während der normalen Funktion kommt die Kupplung 50 wieder in Eingriff, und der Kupplungssensor-Schalter 56 kehrt in eine geschlossene Position zurück, nachdem der Motor 32 abgebremst und der Betätigungsschalter 31 losgelassen ist. Folglich, wenn der Betätigungsschalter 31 anschließend betätigt und dem Motor 32 wieder Leistung zugeführt wird, schaltet der Transistor Q1 ein, der Kondensator C2 wird aufgeladen, und die Logikschaltung 318 kehrt in den "geschützten" Zustand zurück, wie vorstehend beschrieben. Wenn jedoch der Kupplungssensor-Schalter 56 geöffnet bleibt, wie dies beispielsweise stattfinden kann, wenn die Kupplung 50 in der offenen Position stecken bleibt, bleibt der Transistor Q1 nicht-leitend, und der Kondensator C2 wird nicht aufgeladen, um die Logikschaltung 318 zu schützen. Folglich, wenn die Kupplung 50 plötzlich wieder in Eingriff kommt, was bewirkt, dass der Kupplungs-Sensor-Schalter 56 prellt, wenn er sich schließt, dann erfasst die Steuerschaltung 44 nicht fehlerhafterweise einen offenen Kupplungsschalter-Zustand und bremst nicht den Motor 32 fehlerhafterweise ab.
Es ist daher offensichtlich, dass die Steuerschaltung 44 in der Lage ist, geeignet auf temporäre Abweichungen bezüglich der Funktion des mechanischen Kupplungsmechanismus des Werkzeugs zu reagieren, die bei den beabsichtigten rauhen Arbeitsbedingungen zu erwartet sind, denen das Werkzeug ausgesetzt ist. Insbesondere verhindert die Verzögerung, die durch das Aufladen des Kondensators C2 bewirkt wird, dass die Steuerschaltung fehlerhafterweise auf ein Prellen des Kupplungssensor-Schalters reagiert, wie beschrieben wurde. Außerdem, wenn die Kupplung zeitweise in der sich außer Eingriff befindlichen Position stecken bleibt, und zwar nach dem Einsetzen eines Befestigungsmittels, ermöglicht die Steuerschaltung, dass der Motor wieder gespeist wird, um zu ermöglichen, dass die Kupplung wieder in Eingriff kommt, sie überprüft aber nicht einen offenen Kupplungssensor-Zustand vor Ablauf einer zuvor bestimmten Zeitdauer, nachdem die Kupplung wieder in Eingriff gekommen ist. Folglich ist die Steuerschaltung in der Lage, den stecken gebliebenen Kupplungs-Zustand zu erkennen und den entsprechend geöffneten Kupplungssensor-Schalter zu ignorieren. Die vorliegende Steuerschaltung erreicht diese Funktion, indem sie so lange wartet, bis der Kupplungssensor-Schalter für eine vorbestimmte Zeitdauer geschlossen ist (zum Beispiel 5,8 Millisekunden), bevor sie überprüft, ob der Kupplungssensor-Schalter geöffnet ist. Mit anderen Worten, die Steuerschaltung schaltet nur dann von der ANTRIEB-Betriebsart in die BREMS-Betriebsart, wenn der Kupplungssensor-Schalter von einer stabilen geschlossenen Position in eine geöffnete Position übergegangen ist. Folglich muss die Dauer der Zeitverzögerung, die durch den Kondensator C2 eingeleitet wird, nur lang genug sein, um ein Prellen des Kupplungsschalters herauszufiltern und dadurch einen stabilen geschlossenen Schalter-Zustand zu erkennen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass dann, wenn die Kupplung in einer offenen Position stecken geblieben ist, nachdem ein Befestigungsmittel eingesetzt ist, die Steuerschaltung es dem Benutzer nicht ermöglicht, das Werkzeug in diesem Zustand undefiniert zu betätigen, da dadurch das Werkzeug beschädigt werden könnte. Mit anderen Worten, wenn die Kupplung nach einer verlängerten Zeitdauer (zum Beispiel 5 Sekunden) nicht wieder in Eingriff gekommen ist, unterbricht die Steuerschaltung die Leistung und bremst den Motor ab. Dies findet statt, da der Vorstrom, der zu den Komparator-Verstärkern 340 und 342 geliefert wird, ausreichend ist, und zwar auch dann, wenn der Transistor Q1 ausgeschaltet ist, um den Kondensator C2 während der verlängerten Zeitdauer allmählich aufzuladen, wie zum Beispiel 5 Sekunden. Folglich, auch dann, wenn die Kupplung innerhalb dieser Zeitdauer nicht wieder in Eingriff gekommen ist, hat der Kondensator C2 ausreichend Ladung aufgenommen, um das Grenzwertsignal zu überschreiten, das an dem negativen Eingang des Komparators 340 anliegt, und die ANTRIEB-Betriebsart zu beenden und die BREMS-Betriebsart einzuleiten, und zwar in der Weise, wie vorstehend beschrieben.
Es sei außerdem angemerkt, dass die Steuerschaltung außerdem die dynamische Brems-Funktion deaktiviert, wenn das kraftgetriebene Werkzeug in einer Rückwärts-Betriebsart betrieben wird, um ein Befestigungsmittel aus einem Werkstück zu entfernen. In der Rückwärts-Betriebsart ist die Rückführleitung 3 von dem Motor hoch statt niedrig. Da die Leitung 3 hoch ist, können die BREMS-FETs Q8 und Q9 nicht eingeschaltet werden. Daher ist die BREMS-Funktion der Steuerschaltung deaktiviert. Durch die vorstehend beschriebenen Anschlüsse des Vorwärts/Rückwärts-Schalters wird außerdem die Anzahl der erforderlichen Drähten und Anschlüsse minimiert, die notwendig sind, um die Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Wie bekannt ist, sind die Systemverdrahtung und die Anschlüsse bei der System-Montagefertigung problematisch, da sie die Anzahl der Montageschritte erhöhen und daher dazu führen, die Produkt-Zuverlässigkeit zu vermindern. Bei Motor-Steuerschaltungen gemäß Stand der Technik, die die Eigenschaft des dynamischen Bremsens haben, ist es üblich, den BREMS-FET zwischen Leitungen 1 und 2 des Vorwärts/Rückwärts-Schalters anzuschließen. Es ist daher normalerweise erforderlich, einen stromleitenden Draht von der gedruckten Schaltkreisplatine zu einem zusätzlichen Anschluss, wie zum Beispiel eine Niete oder eine Schraubenklemme, an dem Drain-Anschluss von dem ANTRIEB-FET zu führen. Bei der Schaltung der vorliegenden Erfindung wird die Notwendigkeit vermieden, diesen zusätzlichen Draht und den Anschluss vorzusehen, indem die Source-Anschlüsse der BREMS-FETs mit Leitung 2' verbunden sind, statt mit Leitung 2. Mit anderen Worten, die Verbindung des Drain-Anschluss des ANTRIEB-FET mit der Schalter-Leitung 2 und die Verbindung der Source-Anschlüsse der BREMS-FETs Q8 und Q9 mit der Schalter-Leitung 21 überwindet die Forderung nach einem separaten Draht von dem ANTRIEBS-FET zu den BREMS-FETs. Außerdem überwinden diese Verbindungen die Forderung nach einem separaten Draht für den Kupplungssensor-Schalter 56 zu dem Vorwärts/Rückwärts-Schalter 312, da diese Verbindung nun durch eine Bahn auf der gedruckten Schaltkreisplatine implementiert werden kann, wie in der Zeichnung durch die Linie 360 dargestellt.
Daher erhöht das obige Verbindungssystem die Zuverlässigkeit des Systems, indem die Anzahl der Drähte und Verbindungen vermindert wird, die erforderlich sind, um das System zu implementieren. Außerdem, da ein kürzerer stromleitender Draht verwendet wird, um die negative Seite des Motors mit den Source-Anschlüssen der BREMS-FETs zu verbinden, werden Induktivität und induktive Spitzen vermindert. Außerdem ist die Montage des Systems vereinfacht, indem der zuvor erforderliche Draht von dem ANTRIEB-FET zu den BREMS-FETs weggelassen wird. Außerdem wird die Herstellung des Systems vereinfacht, da die Forderung nach dem oben genannten Anschluss für den Drain-Anschluss von dem ANTRIEB-FET wegfällt. Es ist außerdem offensichtlich, dass diese Vereinfachung des Systems bei irgendeiner dynamischen Bremsschaltung eines Gleichstrommotors implementiert werden kann.
Unter Bezugnahme auf 9 wird nun der Entkupplungssensor 56 im Detail beschrieben. Der Entkupplungssensor 56 enthält einen Membranschalter 380, der unter der angetriebenen Nockenscheibe 142 angebracht ist. Der Membranschalter 380 ist funktional mit dem Gehäuse 12 verbunden. Außerdem enthält der Entkupplungssensor 56 einen Kolben 382, der verschiebbar an einem Sensorbaugruppenblock 384 angebracht ist. Der Kolben 382 hat eine glatte nachgiebige Spitze 389, um die Abnutzung des Membranschalters zu reduzieren. Der Kolben 382 liegt gegen eine Feder 386 an, die zusammendrückbar zwischen dem Kolben 382 und einer inneren Schalterwand 388 montiert ist.
Der Sensorbaugruppenblock 384 ist in dem Gehäuse 12 axial verschiebbar. Diese Bewegung ermöglicht es, dass der Kolben 382 mit einer vordefinierten Distanz bezüglich der sich axial bewegenden, angetriebenen Nockenscheibe 164 angeordnet wird. Diese vordefinierte Distanz kann durch Eigenschaften des Kolbens oder durch einen Eich-Block (nicht gezeigt) definiert werden, der bei der Montage des Werkzeugs verwendet wird. Da diese Einstellung für die Funktion des Werkzeugs kritisch ist, wird die Spindel 58 in dem Gehäuse 12 durch ein Paar Sicherungsscheiben 381 nach hinten gerichtet vorgespannt, die eine wellenförmige Federunterlegscheibe 383 zwischen sich halten. Die Unterlegscheiben 381 und die Federunterlegscheibe 383 sind zwischen einem Flanschlager 385, das in dem Gehäuse 12 befestigt ist, und einem Klemmring 387 angeordnet, der sich in einer Nut befindet, die in der Spindel 58 ausgebildet ist. Daher wird jegliche axiale Bewegung der Spindel 58 und folglich der antreibenden und angetriebenen Scheiben 142 bzw. 164 verhindert, wodurch eine genauere Einstellung des Sensorblocks 384 und des Kolbens 382 relativ zu der angetriebenen Scheibe 164 ermöglicht wird. Die Einstellung der vordefinierten Distanz zwischen dem Kolben 382 und der angetriebenen Scheibe 164 sollte so durchgeführt werden, dass die genaue Anordnung des Kolbens 382 und der Schraubenfeder 386 gewährleistet wird. Diese vordefinierte Distanz ist in 18 graphisch gezeigt. Der Eich-Block sollte den Kolben 382 so anordnen, dass der Membranschalter 380 beim Erreichen einer axialen Verlagerung bei Punkt "A" geöffnet ist. Diese axiale Verlagerung stellt eine ideale Situation dar, wo das Signal an dem voreingestellten Drehmomentwert eingestellt ist. In der Praxis müssen jedoch Werkzeug-Toleranzen betrachtet werden. Wenn beispielsweise der Eich-Block den Sensorblock 384 und den Kolben 382 so positioniert, um den Membranschalter 380 in Position A zu öffnen, können es mechanische Toleranzen in dem System tatsächlich ermöglichen, dass sich der Membranschalter 380 öffnet, bevor der Punkt A erreicht ist. Dies führt wegen des vorzeitigen Abbremsens daher zu einem nicht ausreichend eingeschraubten Befestigungsmittel. Es ist daher gewünscht, dass der Eich-Block den Sensorblock und den Kolben nahe der Mitte von Zone B positioniert. Diese Positionierung gewährleistet, dass die Aktivierung des Membranschalters nicht vor Verlagerung von Punkt A stattfindet, und gewährleistet außerdem, dass die Aktivierung des Membranschalters vor der maximalen Kupplungs-Verlagerung erfolgt. Wenn die Aktivierung nicht vor der maximalen Kupplungs-Verlagerung erfolgt, findet ein kontinuierliches Weiterlaufen und Einrasten des Werkzeugs statt, bis der Betätigungsschalter losgelassen wird. Eine korrekte Kalibrierung des Entkupplungssensor-Aktivierungspunkts führt außerdem zu einer verbesserten Unempfindlichkeit bezüglich sich bewegender Befestigungsmittel mit veränderlichen Befestigungsraten. Wenn beispielsweise das Werkzeug eine endliche System-Antwortzeit hat, die länger ist als die Zeit, die zwischen dem ungenau kalibrierten Entkupplungssensor-Signal und dem Zeitpunkt liegt, an dem die Kupplung ein Spitzen-Drehmoment überträgt, können harte Verbindungs-Befestigungsmittel durch die Aktivierung des Sensors nicht beeinflusst werden, bevor Punkt A erreicht ist. Da jedoch eine weiche Verbindung über eine deutlich längere Zeitperiode stattfindet, ist es möglich, dass der Sensor vor Punkt A aktiviert und der Motor dynamisch abbremst, bevor er das Ziel-Drehmoment übertragen hat.
Wenn bei Betrieb die Kupplung 50 außer Eingriff kommt, wenn der voreingestellte Drehmomentwert des Werkzeugs erreicht ist, stößt die angetriebene Nockenscheibe 164 gegen den Kolben 382 und bewegt ihn in axialer Richtung nach vorne außer Kontakt mit dem Membranschalter 380, wodurch ein offener Schalter-Zustand erzeugt wird. Dieser offene Schalter-Zustand bewirkt dann, dass der Membranschalter 380 ein Signal zu der Steuerschaltung 44 sendet. Die elektronische Steuerschaltung funktioniert dann, wie vorstehend beschrieben. Die Bewegung des Kolbens 382 weg von dem Membranschalter 380 macht dieses System unempfindlich gegenüber einer zu weiten Verlagerung des Kolbens 382, da jede zu weite Verlagerung einfach nur den Freiraum zwischen dem Schalter 380 und dem Kolben 382 vergrößert. Dies steht im Gegensatz zu dem Zustand, bei dem eine fortgesetzte Verlagerung von einem Kolben fortwährend Kraft auf ein Schalterbauteil aufbringt.
Die Kupplung 50 kommt anschließend wieder in Eingriff, um den Motor abzubremsen. Die Rückstellfeder 386 spannt den Kolben 382 zurück in Kontakt mit dem Membranschalter 380, wodurch ein geschlossener Schalter-Zustand erzeugt wird. Anschließend wird kein Signal zu der Steuerschaltung 44 gesendet, bis der Schalter 380 wieder geöffnet wird.
Es sei angemerkt, dass der vorstehend beschriebene Entkupplungssensor gegenüber Kupplungssensor-Schaltern gemäß Stand der Technik vorteilhaft ist, da der Membranschalter 380, der in dem Entkupplungssensor der vorliegenden Erfindung implementiert ist, einen sehr genau vorhersagbaren Betätigungspunkt für den Entkupplungssensor mit geringer Toleranz zur Verfügung stellt. Außerdem hat der Membranschalter eine Lebensdauer von mehreren Millionen Zyklen, wodurch die Wartung und die Reparatur des Entkupplungssensors minimiert werden. Außerdem kann eine Neukalibrierung des Entkupplungssensors einfach durch eine einfache Dickenlehre erreicht werden, und zwar von dem Typ, wie er dem Fachmann bekannt ist.
Unter Bezugnahme auf 9 und 19–20 trägt ein Gummistopfen 390 dazu bei, den Entkupplungssensor-Schalter in dem Gehäuse zu befestigen, wie gezeigt ist. Der Stopfen ist integriert während des Spritzgießens des Gehäuses gebildet. Das First-Shot-Material enthält eine Öffnung, die in dem Gehäuse entsprechend der Position des Entkupplungssensor-Schalters ausgebildet ist. Anschließend wird eine Überform-Schicht auf das First-Shot-Material aufgebracht, so dass die Überform-Schicht durch die Öffnung extrudiert und beim Abkühlen den Stopfen 390 bildet. Außerdem macht der Stopfen 390 daher das Erfordernis einer zusätzlichen Verschluss-Einrichtung für das Werkzeug überflüssig. Werkzeugkosten und Komplexität der Baugruppe werden dadurch reduziert.
Es wird nun auf 1A Bezug genommen, in der ein Schmiermittel-Zugriffsanschluss allgemein bei 392 gezeigt ist. Der Schmiermittel-Zugriffsanschluss 392 ist in dem First-Shot-Material gebildet, das die Basis des Gehäuses 12 bildet, und zwar während der Herstellung des Gehäuses in dem oben genannten Formprozess. Der Anschluss wird anschließend durch die äußere Überform-Schicht überdeckt. Durch die äußere Überform-Schicht 14 wird eine mit einer Vertiefung versehene Oberfläche über dem Anschluss 392 erzeugt, um eine sichtbare Vertiefung in dem Werkzeug-Gehäuse zu erzeugen. Wie vorstehend erwähnt, ist das Überform-Material vorzugsweise ein Neoprengummi, das in der Lage ist, sich selbst zu verschließen, wenn es durchstochen wird, aber es kann jedes Material verwendet werden, das ähnliche Eigenschaften zeigt.
Bei Betrieb kann eine Nadel von einer Schmiervorrichtung (nicht gezeigt) durch die Überform gestochen werden, die den Zugriffsanschluss überdeckt, um so den gewünschten Komponenten in dem Gehäuse Schmiermittel zuzuführen. Normalerweise beinhalten die Komponenten, die geschmiert werden müssen, Kugellager, Nockenflächen, Keilwellen, Kugelträger, Getriebe-Komponenten, Hülsenlager, Rastmittel und andere. Wenn die Schmiernadel herausgezogen wird, verschließt sich die Überform-Schicht aufgrund ihrer Eigenschaften von selbst. Daher kann durch die Verwendung der Überform-Technik, die in der Technik bekannt ist, ein lecksicherer Schmier-Anschluss gebildet werden, wodurch das Erfordernis vermieden wird, das Werkzeuggehäuse vollständig zu öffnen, um die inneren Komponenten des Werkzeugs zu schmieren.
Es ist offensichtlich, dass die oben beschriebene Steuerschaltung bei jeder auf einem Elektromotor basierenden Anwendung verwendet werden kann, die sowohl die ANTRIEB-Motorbetriebsart als auch die BREMS-Motorbetriebsart in Reaktion auf einen Satz von vorbestimmten Bedingungen erforderlich macht.

Claims

Montagewerkzeug mit einem eine Öffnung aufweisenden Werkzeuggehäuse (12) und einer Befestigungsanordnung für einen Motor (32), gekennzeichnet durch eine erste Ausrichtmittel (72) aufweisende, im Werkzeuggehäuse (12) befestigte Getriebeabdeckung (42), ein Motorgehäuse (60) zum Umschließen des Motors (32) und mit zweiten Ausrichtmitteln (70), wobei die ersten Ausrichtmittel (72) mit den zweiten Ausrichtmitteln (70) zusammenwirken, um den Motor (32) korrekt im Motorgehäuse (12) auszurichten, wenn der Motor durch die Öffnung im Werkzeuggehäuse (12) in dieses eingesetzt worden ist, und Kappenmittel (34), die über der Öffnung abnehmbar am Werkzeuggehäuse (12) angebracht werden können und die den befestigten Motor (32) in Richtung auf das vordere Ende des Werkzeuggehäuses (12) vorspannen, wenn sie am Werkzeuggehäuse (12) angebracht sind, wobei die Kappenmittel (34) zum Befestigen und Abnehmen bei abgenommenen Kappenmitteln (34) Zugang zum Motor (32) ermöglichen, wobei die Befestigungsanordnung ferner eine integral im hinteren Innenbereich des Werkzeuggehäuses (12) ausgebildete Rippe (78) für einen gleitenden Eingriff mit einem C-förmigen Schlitz (77) aufweist, der durch einen Flussring (74) des Motors (32) gebildet ist.
Montagewerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die Kappenmittel (34) einen inneren Rastring (76) zum Vorspannen des Motors (32) nach vorn enthalten.
Montagewerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem O-Ring (88) für den Eingriff sowohl mit einem hinteren Bereich des Motors (32) als auch mit dem inneren Rastring (76).