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Die Erfindung befaßt sich
mit einem Motorschraubendreher von einer Art mit einem Planetenreduktionsgetriebe
und einer das Drehmoment begrenzenden Ausrückkupplung entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruches 1 (siehe US-A-3 834 467).
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Insbesondere betrifft die Erfindung
einen Motorschraubendreher, bei welchem die Ausrückkupplung zwischen einem Hohlrad,
das in das Reduktionsgetriebe eingeschlossen ist, (und einem Gehäuse)
angeordnet ist, wobei erste Nockenmittel
an dem Hohlrad und zweite Nockenmittel an einem ringförmigen Druckelement
vorgesehen sind, zwei oder mehr Wälzkörper zwischen dem Druckelement
und dem Hohlrad angeordnet sind, um in die ersten und zweiten Nockenmittel
einzugreifen, und Federmittel so angeordnet sind, daß sie einen
drehmomentübertragenden
Eingriff zwischen den ersten und zweiten Nockenmitteln aufrechterhalten.
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Ein Motorschraubendreher der vorstehenden
Art ist bereits beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3,834,467 beschrieben
worden. Der in diesem Patent gezeigte Schraubendreher besitzt ein
drehbares, aber axial unbewegliches Hohlrad und eine das Drehmoment
begrenzende Ausrückkupplung,
die ein federbelastetes Druckelement ebenso wie Nockenmittel an
dem Druckelement und dem Hohlrad umfaßt.
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Ein bedeutendes Merkmal dieses bekannten Schraubendrehers
ist seine relativ große
axiale Abmessung. Deren Ursache liegt darin, daß die das Druckelement umfassende
Ausrückkupplung
axial getrennt von dem Hohlrad angeordnet ist. Das Ergebnis ist
ein ziemlich langes Werkzeuggehäuse. Dies
stellt jedoch bei dem in diesem Patent dargestellten Typ von Werkzeug,
nämlich
einem Winkelschraubendreher, keinen Nachteil dar, weil ein langes
Werkzeuggehäuse
mit einem weit versetzten Werkzeuggriff eine leichtere Gegenreaktion
durch den Bediener auf ein Reaktionsmoment fördert.
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Im Gegensatz zu Winkelschraubendrehern muß ein gerades
pistolenartiges Werkzeug kürzer sein,
um eine komfortable und effektive Handhabung des Werkzeuges zu fördern und
das Gewicht zu reduzieren. Das Problem, zu welchem die Erfindung eine
Lösung
darstellt, tritt auf, wenn man diese vorbekannte Art eines Reduktionsgetriebes/Kupplungsmechanismus
in einem pistolenartigen Werkzeug einsetzt. Die Axialabmessungen
des Werkzeuggehäuses
neigen dazu, zu groß zu
sein, um die Anforderungen an ein handliches Werkzeug zu erfüllen.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht
darin, einen Motorschraubendreher der zuvor beschriebenen Art zu
schaffen; bei welchem das Reduktionsgetriebe/der Kupplungsmechanismus
axial sehr kompakt ist, um die Gesamtlänge des Werkzeuges gering zu
halten (siehe auch US-A-4 842 078).
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Die vorliegende Erfindung löst die vorstehende
Aufgabe durch Schaffen eines Motorschraubendrehers entsprechend
dem Kennzeichenteil von Anspruch 1.
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Weitere Aspekte und Vorzüge der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen deutlich.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
ist nachstehend im Detail mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
erläutert.
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Die Zeichnungen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch den vorderen Teil eines Motorschraubendrehers;
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2 einen
Teilschnitt durch den in 1 gezeigten
Motorschraubendreher, der in einer anderen Ebene angeordnet ist;
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3 eine
Seitenansicht der Ausrückkupplung,
die in dem in 1 gezeigten
Motorschraubendreher enthalten ist.
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Der in den Zeichnungen dargestellte
Schraubendreher besitzt eine Motoreinheit 10, von welcher in 1 lediglich der vordere
Endbereich gezeigt ist. Da die Motoreinheit 10 keinen Teil
der Erfindung bildet, wird eine detaillierte Beschreibung von ihr
nicht benötigt
und ist daher aus dieser Beschreibung ausgelassen worden.
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Ein Gehäuse 11 für ein Reduktionsgetriebe 12 und
eine das Drehmoment begrenzende Ausrückkupplung 13 ist
mit der Motoreinheit 10 verblockt. Eine Abtriebsspindel 14 ist über das
Reduktionsgetriebe 12 mit der Motoreinheit 10 verbunden
und ist mit einem Futter 15. zum Anbringen eines eine Schraubverbindung
angreifenden Werkzeugeinsatzes versehen. An seinem vorderen Ende
ist das Gehäuse 11 mit
einer Stirnwand 16 versehen, in welcher die Abtriebswelle 14 drehbar
gelagert ist. Die Stirnwand 16 ist mit einem inneren Kragenbereich 17 zum Schaffen
einer genauen Führung
für die
Abtriebswelle 14 ausgebildet. Eine Buchse 18 an
dem vorderen Ende der Stirnwand
16 bildet ein Lager für die Abtriebswelle 14 und
ist mit einem ringförmigen
Absatz zum Übertragen
von Axialkräften
von der Spindel 14 auf das Gehäuse 11 ausgebildet.
Ein Sicherungsring 19 und ein Stöße dämpfender nachgiebiger Ring 20 sind
auf der Spindel 14 zum Angreifen an dem Absatz der Buchse 18 angebracht.
In entgegengesetzter Richtung ist die Welle 14 durch einen
Sicherungsring 21 axial verriegelt, der mit dem inneren
Ende des Kragenbereichs 17 der Stirnwand zusammenwirkt. Das
rückwärtige Ende
des Gehäuses 11 weist
eine Stirnwand 22 auf, die mit Hilfe von Schrauben 23 an der
Motoreinheit 10 befestigt ist. Die Stirnwand 22 ist mit
einer Kugellaufbahn 24 zum drehbaren Abstützen eines
röhrenförmigen Hohlrades 25 über eine
Anzahl von Kugeln 26 im Zusammenwirken mit einer Kugellaufbahn 27 an
dem Hohlrad 25 ausgebildet.
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Das Reduktionsgetriebe 12 besitzt
zwei nacheinander folgende Planetengetriebestufen, für welche
das Hohlrad 25 ein gemeinsames Element darstellt. Die Planetengetriebestufen
besitzen ein Sonnenrad 28, das auf der Ausgangswelle 29 des Motors
angebracht ist, einen ersten Satz Planetenräder 30, einen Planetenradträger 31,
der einstückig mit
einem zweiten Sonnenrad 32 ausgebildet ist, einen zweiten
Satz Planetenräder 33 und
einen zweiten Planetenradträger 34,
der mit der Abtriebswelle 14 verbunden ist.
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Die Planetengetriebestufen sind axial
zwischen zwei Endscheiben 35, 36 begrenzt, die
durch zwei Sicherungsringe 37, 38 abgestützt sind,
die an dem Hohlrad 25 festgelegt sind.
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Das Hohlrad 25 besitzt eine
im wesentlichen röhrenartige
Form und hat eine äußere zylindrische Oberfläche 40 und
einen ringförmigen
Absatz 41 (siehe 3).
Dieser Absatz ist mit drei axial ausgerichteten und gleich beabstandeten
Nockenzähnen 42 versehen,
die zusammen mit drei Kugeln 43 und drei entsprechenden
Nockenflächen 44 an
einem ringförmigen
Druckelement 45 die drehmomentübertragende Kupplung 13 bilden.
Diese Nockenflächen 44 sind durch
drei Vertiefungen 46 in der hinteren ringförmigen Stirnfläche des
Druckelements 45 ausgebildet (siehe 3).
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Das Druckelement 45 ist
in dem Gehäuse 11 axial
beweglich, jedoch mittels einer Kugel-/Nutverbindung gegen Rotation
verriegelt. Letztere besitzt drei axial ausgerichtete Nuten 47,
die auf der Außenseite
des Druckelements 45 angeordnet sind, drei Schlitze 48 in
dem Gehäuse 11 und
drei Kugeln 49, die in die Nuten 47 und die Schlitze 48 eingreifen.
Ein kreisförmiges
Band 50 auf der Außenseite
des Gehäuses 11,
das durch einen Sicherungsring 51 gehalten ist, deckt die
Schlitze 48 ab und hindert dadurch die Kugeln 48 am
Herausfallen. Die Kugeln 49 werden von der Außenseite
des Gehäuses 11 nach
dem Entfernen des Schließrings 51 und
Beiseiteschieben des Bandes 50 eingefügt.
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Wie in der Zeichnung dargestellt
ist, besitzt das Druckelement 45 einen größeren Durchmesser als
die äußere zylindrische
Fläche 40 und
umgibt letztere. Entsprechend ist das Druckelement 45 außerhalb
des Hohlrades 25 angeordnet ebenso wie der hintere Endbereich
einer Druckfeder 53, die zwischen dem Druckelement 45 und
einem einstellbaren Stützelement
52 am vorderen Ende des Gehäuses 11 wirkt.
Die durch die Feder 53 auf das Druckelement 45 aufgebaute
Kraft übt
eine Vorlast auf die Ausrückkupplung 13 aus.
Diese einstellbare Vorlast bestimmt zusammen mit den besonderen
Formen der Nockenflächen
44 und
Nockenzähne 42 das Drehmomentniveau,
bei welchem die Kupplung ausrückt.
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An seinem hinteren Umfang ist das
Hohlrad 25 mit drei sich radial erstreckenden Stiften 55 versehen,
die in gleichen Winkelabständen
zueinander angeordnet sind. In einer Öffnung 56 in dem Gehäuse 11 ist
eine Kugel 57 beweglich gehalten und auf der Außenseite
des Gehäuses 11 ist
ein signalerzeugender Mikroschalter 58 angebracht. Ein
Hebel 59, der um einen Bolzen 60 schwenkbar ist,
ist dazu vorgesehen, eine Betätigungsbewegung
von der Kugel 57 auf den Mikroschalter 58 zu übertragen.
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Der Mikroschalter 58 ist
mit elektronischen Steuermitteln zum Steuern des Betriebs des Werkzeuges
verbunden. Diese Steuermittel bilden keinen Teil dieser Erfindung
und werden daher in dieser Beschreibung nicht weiter beschrieben.
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Im Betrieb des Schraubendrehers wird
die Abtriebswelle 14 mit einer anzuziehenden Schraubverbindung über das
Futter 15 und einen daran angebrachten Werkzeugeinsatz
verbunden. Eine Rotationsantriebskraft wird von der Motoreinheit 10 über die
Welle 29 bereitgestellt, und eine Drehzahlreduzierung erhält man durch
die beiden aufeinanderfolgenden Planetengetriebestufen, bevor die
Drehantriebskraft an die Abtriebswelle 14 gelangt.
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Da der Drehmomentwiderstand von der Schraubverbindung
ansteigt, nimmt das Reaktionsmoment der Planetengetriebestufen auf
das Hohlrad 25 zu. Dies bedeutet, daß das Hohlrad 25 dazu
neigt, eine Drehbewegung zu beginnen, woran es jedoch durch die
Kupplung 13 gehindert ist. Das Hohlrad 25 verbleibt
sta tionär
und die Kupplung fährt
fort, das Reaktionsmoment von dem Hohlrad 25 auf das Gehäuse 11 zu übertragen,
solange die Vorlast der Feder 53 in der Lage ist, das Druckelement 25 an
einer axialen Bewegung als Folge des Zusammenwirkens der Nokkenzähne 42,
der Kugeln 43 und der Nockenflächen 44 zu verhindern.
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Sobald das beabsichtigte Ausrückdrehmoment
der Kupplung 13 erreicht ist, gibt die Feder 53 jedoch
bis zu einem Punkt nach, in welchem die Nockenzähne 42 in der Lage
sind, die Kugeln 43 zu passieren, und das Hohlrad 25 ist
frei, sich relativ zu dem Druckelement 45 und dem Gehäuse 11 zu
drehen. Die Kugeln 43 verbleiben in den Vertiefungen 46 in dem
Druckelement 45 während
der Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 25 und dem Druckelement 45.
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Bei der Drehung des Hohlrades 25 im
Ausrückpunkt
der Kupplung 13 gelangt einer der Stifte 55 in
Eingriff mit der Kugel 57, um letzere nach außen zu bewegen. Diese Betätigungsbewegung
wird über den
Hebel 59 auf den Mikroschalter 58 übertragen, der
ein elektrisches Signal an Steuermittel zum Bewerkstelligen eines
Abschaltens des Schraubendrehermotors abgibt.
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Jeder der Stifte 55 ist
so in Bezug zu den Nockenzähnen 42 angeordnet,
daß eine
Betätigung
des Mikroschalters 58 über
die Kugel 57 und den Hebel 59 nicht stattfindet,
bevor die Zähne 42 die
Spitze der Kugeln 43 erreicht oder gerade passiert haben,
d. h. wenn die Drehmomentübertragung
durch die Kupplung gerade aufgehört
hat.
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In Abhängigkeit von der tatsächlichen
Drehzahl des Schraubendrehermotors und der anderen rotierenden Teile
des Werkzeuges im Abschaltpunkt fährt das Hohlrad 25 fort,
sich um einen bestimmten Weg zu drehen, bevor es zum Stillstand
kommt. Falls die Drehzahl im Ausrückpunkt der Kupplung 13 hoch ist,
was beim Anziehen sogenannter steifer Schraubverbindungen der Fall
ist, werden die Nockenzähne 42 des
Hohlrades die Eingriffsstellung mit der nächsten Kugel vor dem Anhalten
erreichen oder sogar passieren. Da der Motor an der ersten Ausrückstellung
der Kupplung abgeschaltet worden ist, wird kein Antriebsmoment in
der zweiten Eingriffsstellung mit der Kugel des Hohlrades 20 übertragen
und auch die kinetische Energie der rotierenden Teile wird wesentlich
gesenkt, was bedeutet, daß der
zweite Kupplungseingriff, wenn er überhaupt auftritt, keinen Drehmomentüberschuß verursacht.
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Der zuvor beschriebene Schraubendreher
ist dazu gedacht, von einem elektrischen Motor angetrieben zu werden,
wobei der Mikroschalter an Steuermittel jeglicher geeigneter Art
für die
Motorspannung angeschlossen ist. Insbesondere ist die Erfindung
für einen
akkubetriebenen Schraubendreher geeignet. In einem solchen Fall
sind die Motorsteuermittel in das Werkzeug integriert.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf
einen Schraubendreher mit einem Elektromotor beschränkt, sondern
könnte
ebensogut in einem Schraubendreher mit einem pneumatischen Motor Anwendung
finden. In einem solchen Fall ist der Mikroschalter an eine externe
elektronische Steuereinheit angeschlossen, durch welche ein Druckluftversorgungsventil
gesteuert wird, um auf diese Weise eine zeitgenaue Abschaltung des
Motors beim Auslösen
der Kupplung 13 zu erhalten.