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Durch Kraft betätigtes Werkzeug Die Erfindung bezieht sich auf durch
Kraft, z. B. PreB:luft, Dampf o. dgl. Treibmittel, betätigte Werkzeuge, die vermittels
einer auf einen Werkzeugkopf ausgeübten drehenden und schlagenden Bewegung zum Befestigen
und Lösen von Muttern, Schrauben u. dgl. Verhindungsmittel dienen.
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Die bekannten Werkzeuge dieser Art bestehen aus einem Werkzeugkopf,
dessen eines Ende als Amboß ausgebildet ist. Auf diesen Amboß wird vermittels eines
durch eine Antriebskraft, z. B.. einen Drehmotor, bewegten Hammers eine drehende
und eine schlagende Wirkung ausgeübt, wobei zur Übertragung der Bewegung auf den
Hammer ein Reduziergetriebe sowie eine zwischen diesem und dem Hammer vorgesehene
Abpralldrehkupplung dient. Zwischen dem Hammer und dem Amboß sind vom Drehmoment
beeinflußte Kupplungen angeordnet, die das allmähliche Entkuppeln des Hammers vom
Amboß bewirken, wobei durch die Wiederverbindung des Hammers mit dem Amboß nach
jeder Entkupplungsbewegung ein in Drehbewegung wirkender Schlag gegen den Amboß
erfolgt.
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Bei diesen bekannten Werkzeugen bewegt sich der Hammer axial gegen
den Amboß, während der Motor den Hammer durch die Abprallkupplung antreibt, hierbei
wird das Verhältnis zwischen der Dreh- und Axialgeschwindigkeit des Hammers vorbestimmt,
um die Kupplungsklauen am Hammer und Amboß in dem Augenblick der Auslösung des Schlages
richtig miteinander in Eingriff .zu bringen.
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Es ist bei in dieser Weise arbeitenden Werkzeugen von Nachteil, daß
die Geschwindigkeit des Motors nur in geringen Grenzen regelbar ist, da bei einer
Änderung der Geschwindigkeit der genaue Eingriff der Kupplungselemente gestört ist
und die Kupplungsklauen sich schnell abnutzen. Man hat, um die Geschwindigkeit des
Motors zu ändern, Regler vorgesehen, deren Verwendung aber insofern nachteilig ist,
als die Drehzahl des Motors nicht nur während der Schlagperiode,
sondern
auch während der Ablaufperiode begrenzt ist, also auch dann, wenn dem Werkzeugkopf
nur ein kleiner Widerstand entgegengesetzt wird. Dadurch wird aber ein erheblich
größerer Zeitaufwand beim Eindrehen oder Lösen von Schrauben o. dgl. bedingt. Neben
diesem Nachteil erfordern die bekannten Werkzeuge durch die Vielteiligkeit der Kraftübertragungsorgane
und ihre schnelle Abnutzung hohe Instandhaltungskosten. Auch sind die Werkzeuge
verhältnismäßig schwer, erfordern einen großen Materialaufwand und sind teuer in
der Herstellung.
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Von den bekannten Werkzeugen dieser Art unterscheidet sich das Werkzeug
gemäß der Erfindung dadurch, daß der Kupplungsmechanismus zwischen dem Hammer und
Amboß aus zwei oder mehr Klauen besteht, die auf dem Hammer mit diesem drehbar gelagert
sind und radial ausschwingen können und mit selbsttätigen Einrichtungen versehen
sind, die bewirken, daß die Klauen sich in die sowie aus der Bahn der Amboßbacken
bewegen, wodurch der Hammer über die Klauen und Amboßbacken eine Folge von Drehhammerschlägen
auf den Amboß bewirken kann. Der Kupplungsmechanismus wird von der Drehgeschwindigkeit
des Hammers beeinflußt, und die schwenkbaren Klauen sind so angeordnet, daß sie
durch Zentrifugalkraft in die Bahn der Amboßbacken bewegt werden. Durch eine vom
Hammer getragene Feder «erden die Klauen außerhalb der planetenartigen Bahn der
Amboßbacken gehalten, sobald die Fliehkraft schwächer wird als die Federwirkung.
Die Klauen schwingen in einem radialen Schlitz des Hammers um senkrecht zur Drehachse
desselben angeordnete Stifte und sind gleitbar zwischen den Seitenwänden des Schlitzes
geführt. Ein Teil der Seitenflächen der Klauen sind als Stoßflächen ausgebildet,
die beim Ausschwingen aus dem Hammerschlitz und Eintritt in die Bahn der Amboßbacken
als Anschlagflächen dienen. Um den Kupplungsmechanismus nach jeder Drehrichtung
zu betätigen, können an beiden Seitenflächen der Klauen und der Amboßbacken Stoßflächen
vorgesehen sein. Zur Begrenzung der Bewegung der Klauen sind im Hammer Anschlagglieder
vorgesehen. Der Hammer ist mit dem als Drehzylinder ausgebildeten Rotor des Drehmotors
starr verbunden, so daß das Drehmoment des Hammers durch das des Rotors vergrößert
wird.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Werkzeuges ergibt eine wesentliche
Vereinfachung desselben, da das Reduziergetriebe zwischen dem Motor und dem Hammer
in Fortfall kommt, wodurch auch die das Getriebe gegen Stoßbeanspruchung schützende
Abprallkupplung sich erübrigt. Das Gewicht und die Größe des Werkzeuges werden dadurch
erheblich vermindert. Sowohl die Herstellung als auch die Instandhaltungskosten
sind geringer. Ein wesentlicher Vorteil des neuen Werkzeuges besteht darin, daß
die unmittelbare Übertragung der Drehbewegung des Motors auf den Werkzeugkopf infolge
der großen Geschwindigkeit ein erheblich schnelleres Arbeiten ermöglicht. Durch
das große Drehmoment der sich drehenden Teile kann ein kräftiger Schlag auf den
Amboß ausgeübt werden, wobei die Stärke der Schläge durch Verändern der Motorgeschwindigkeit
beliebig gewählt werden kann. Die Anordnung der Klauen und ihre Betätigung durch
Fliehkraft ergibt bei jeder Drehgeschwindigkeit ein einwandfreies Eingreifen der
Klauen in die Amboßbacken.
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In den beiliegenden Zeichnungen stellen Abb. i bis 2o eine Ausführungsform
der Erfindung und Abb. 21 bis z5 eine abgeänderte Ausführungsform dar.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch das Werkzeug in entkuppelter Stellung;
Abb. 2 ist ein Teillängsschnitt, welcher die Klauen in Eingnriff mit den Amboßbacken
zeigt; Abb. 3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Abb. i, wobei eine der Amboßbacken
und eine der Klauen fortgelassen sind; Abb. d. ist ein Querschnitt in derselben
Ebene wie Abb. 3 in gekuppelter Stellung; Abb. 5 ist ein Längsschnitt des Werkzeugkopfes
und des Ambosses; Abb. 6 ist ein Teillängsschnitt des Schraubenschlüsselfußes; Abb.7
ist eine Endansicht des Ambosses; Abb. 8 ist ein Längsschnitt eines Teiles des Ambosses
gemäß den Pfeilen 8 in Abb. 7; Abb.9 ist eine Vorderansicht einer der Klauen; Abb.
io ist ein Längsschnitt der in Abb. 9 gezeigten Klaue; Abb. i i ist ein Querschnitt
der Klaue gemäß der Pfeile ii in Abb. i o; Abb. 12 ist eine Innenansicht der Klaue;
Abb. 13 ist ein Querschnitt nach Linien 13-i3 der Abb.2; Abb. 14 ist eine Draufsicht
auf das vordere Ende des Hammers und die Zylindereinheit; Abb. 15 ist eine Seitenansicht
des Hammers und der Zylindereinheit, teilweise in Draufsicht und teilweise im Schnitt;
Abb. 16 ist eine von vorn gesehene Endansicht des Motorkernes oder Stators, teilweise
geschnitten; Abb. 17 ist ein Querschnitt, wie durch die Pfeile 17 in Abb. i bezeichnet,
und zeigt die Endplatte für den Drehmotor; Abb. i8 und i9 sind Querschnitte durch
den Motor, wie durch die Pfeile i8 und i9 der Abb. i bezeichnet;
Abb.2o
ist ein Längsschnitt des Drehmotors nach aufwärts gesehen, wie durch die Pfeile
20 in Abb. i bezeichnet, wobei die Flügel fortgelassen sind; Abb. 2r ist ein Teillängsschnitt
einer abgeänderten Kupplungsanordnung in entkuppelter Stellung; Abb. 22 ist eine
der Abb. 21 ähnliche Ansicht, in welcher die Kupplungsbacken in Kupplungsstellung
dargestellt sind; Abb.23 ist ein Querschnitt ,gemäß der Pfeile
23 der Abb.21; Abb.24 ist ein Querschnitt gemäß der Pfeile 24 der Abb. 22;
Abb. 25 ist ein Querschnittgemäß der Pfeile 25 der Abb. 21.
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Das Werkzeug besteht aus einem Gehäuse i mit Kopf 2, an dem ein nicht
dargestellter Handgriff vorgesehen ist. Das Gehäuse r verjüngt sich nach seinem
vorderen Ende, in welches ein Lagerfutter 3 zur Aufnahme eines sich darin drehenden
Werkzeugkopfes 4 eingesetzt ist.
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Wie in Abb. i sowie 5 und 6 gezeigt, ist das vordere Ende des Werkzeugkopfes
4 so ausgebildet, daß ein Schraubenschlüsselfuß oder der Fuß eines anderen Werkzeuges
daran lösbar befestigt werden kann. Das hintere Ende des Werkzeugkopfes 4 ist als
Amboß 6 ausgebildet. Dieser Amboß 6 besitzt eine zentrale Vertiefung 8, in welche
das untere Ende einer Statorwelle 9 hineinreicht, die axial in gleicher Richtung
mit einem Statorkern und einer Welle i i verläuft und in einem Fuß 12 des Kopfes
:2 gelagert ist. Im Kopf 2 ist eine Sicherungsschraube 13 angeordnet, die irreine
Bohrung in der hinteren Statorwelle ii ragt, um diese, den Statorkern io sowie die
untere Statorwelle 9 gegen Längs- und Drehbewegungen zu sichern. Die Statorwelle
9 stützt sich mit ihrem unteren Ende auf eine Kugel oder ein Kugellager 14 im Boden
der Vertiefung 8 ab. Um diese Welle 9 ist der Werkzeugkopf 4 drehbar gegen Längsverschiebung
gesichert.
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Der um den Stator angeordnete Rotor besteht aus einem Zylinder 15,
einem mit diesem aus einem Stück bestehenden Hammer 16 und einer mit seinem hinteren
Ende fest verbundenen Endplatte 17. Der Zylinder 15 ist exzentrisch um den Kern
io und um die Statorwelle9 und i1 angeordnet. Wie aus Abb. i und 2o zu ersehen ist,
dreht sich der Hammer 16 auf einem Lager i8, während die Endplatte 17 mit einem
in ihr- vorgesehenem Durchgange auf den auf der hinteren Statonvelle i i vorgesehenen
Lagerfuttern i9 und 2o gelagert ist. Der Zylinder 15 reicht über die ganze Länge
des Statorkernes ro und ist durch> seine Lagerung auf diesem gegen Längsbewegung
gesichert. Das vordere Ende des Hammers 16 ist reit einem Querschlitz versehen,
dessen innere Wandflächen 21 senkrecht zur Längsachse verlaufen, während die äußeren
Flächen des Schlitzes nach oben zu schräg nach außen abfallen.
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In dem unteren Teil des Hammers 16 ist ein unter Fliehkraft stehender
Klauenmechartismus eingeordnet, welcher dazu dient, die Verbindung mit dem Amboß
6 herzustellen. Dieser Klauenmechanismus besteht aus beispielsweise zwei gegenüberliegenden
Klauen 23, die zwischen den Hammerwänden 2i um die Stifte 24 schwenkbar gelagert
sind. Diese sperrklinkenartigen Klauen werden durch die Fliehkraft von der in Abb.
i gezeigten entkuppelten Stellung in die in Abb. 2 gezeigte eingekuppelte Stellung
gebracht. Der Amboß 6 besitzt ein Paar weit auseinanderliegender Backen 25, die
an ihren entgegengesetzten Seiten Stoßflächen 25R und 25L besitzen. Wie in
Abb. 9 bis 13 gezeigt ist, hat jede Klaue 23 parallele Flächen, die gleitbar zwischen
den Hammerwänden 21 liegen und in Stoßflächen 23 R und 23 L enden, die in ausgeschwenkter
Lage der Klauen 23 mit den entsprechenden Flächen 25 R und 25 L der Amboßbacken
zusammenwirken. Das Auswärtsschwingen der Klauen 23 wird durch Anschlagstifte 26,
die im Hammer 16 gelagert sind und im Bewegungsbereich der Klauenenden 23 liegen,
begrenzt.
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Zum Entkuppeln der Klauen dient eine entgegen der Fliehkraft wirkende
Feder 27; die die Welle 9 umfaßt und zwischen einer Unterlagscheibe 28 und einem
verschiebbaren Bund 29 angeordnet ist. Die Unterlagscheibe 28 sitzt in einer Vertiefung
30 im Hammer 16 (Abb. r4 und 15) und wird durch lösbare Stifte gehalten.
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Gemäß Abb. i3 besitzt der aus zwei Teilen bestehende Bund 29 Stifte,
an denen Glieder 31 angelenkt sind, deren äußere Enden in Ausnehmungen der Klauen
23 reichen und mit diesen gelenkig verbunden sind.
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Alle Kupplungsteile sind lösbar, so daß die Klauen 23, die
Glieder 31, die Feder 27 oder sonstige Teile, falls sie sich abgenutzt haben, leicht
ausgewechselt werden können.
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Der den Hammer antreibende Motor ist in Abb. i und 1.5 bis 2o dargestellt.
Die exzentrische Anordnung des Zylinders 15 ergibt eine sich erweiternde und wieder
verjüngende Druckkammer 33 zwischen dem Zylinder 15 und dem Statorkern ro. Der Kern
io hat radiale Schlitze 34, in welchen radial bewegbare Flügel 35 angeordnet sind,
die die Einlaßseite der sich erweiternden Druckkammer 33 von der sich verjüngenden
Auslaßseite trennen. Ein Antriebsmittel, z. B. Preßluft, wird unter Kontrolle eines
Drosselventils von einer Einlagleitung 36 im Kopf 2 (Abb. r) in das Innere
des
Zylinders eingeführt und strömt durch die Längsbohrung 37, die radialen Schlitze
38 in der Statorwelle i i, die ringförmige Kammer 39 und die Längsbohrungen 4.o
in der Endplatte 17 (Abb. 17, ig und 2o). Eine die Bohrungen 40 verbindende bogenförmige
Nut .11 bewirkt anschließend die Verbindung mit den Kammern 42 im Statorkern io.
Dadurch gelangt die Preßluft in die an der Einlaßseite der Kammer 33 anliegenden
Schlitze 34 und wirkt gegen die inneren Kanten der Flügel 35, deren äußere Kanten
dicht gegen die Drehzylinderwand gedrückt werden: Auf der anderen Seite der Flügel
35, die in den Schlitzen 34 geführt sind, befinden sich im Statorkern Durchlässe
45, durch die der Einlaßseite der Kammer 33 Preßluft zugeführt wird. Die Auslaßseite
ist mit der Außenluft durch Durchlässe 47 verbunden.
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Durch die Zufuhr von Druckluft wird der Zylinder 15 des Werkzeuges
in Umdrehung versetzt und nimmt bei seiner Umdrehung den Hammer 16 sowie die Endplatte
17 mit.
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Sobald der Hammer 16 beginnt, sich zu drehen, sind die Klauen 23 (Abb.
i) außer Eingriff mit den Amboßbacken. Die Geschwindigkeit des Motors und Hammers
wächst sehr schnell, so daß die Klauen 23 durch Einwirkung der Fliehkraft in den
Bereich der Antriebsbacken 25 kommen. Sobald die Seitenflächen 23 R und
23 L der Klauen 23 mit den Flächen 25 R und 25 L der Backen 25 am Amboß 6
in Berührung kommen, überträgt sich die Drehbewegung des Hammers 16 über die Klauen
23 auf den Amboß 6. Angenommen, daß der Werkzeugkopf 4 einen rechtsgängigen Stift,
Mutter oder Schraube (nicht gezeigt) eindreht, der in diesem Moment der Drehung
verhältnismäßig geringen Widerstand entgegensetzt, so drehen sich der Zylinder 15,
der Hammer 16, der Amboß 6 und der Werkzeugkopf 4 als eine Einheit. Infolge Fehlens
des üblichen Reduktionsgetriebes und eines Reglers wirkt die Drehgeschwindigkeit
des Motors während dieser Arbeitsperiode mit hoher Geschwindigkeit auf die Mutter
oder den Bolzen und dreht diesen ein. Wenn die Mutter, Bolzen o. dgl. festeren Sitz
erreicht hat und der Widerstand gegen weitere Drehung wächst, vermindert sich die
Geschwindigkeit des Motors und dementsprechend die Wirkung der Fliehkraft auf die
Klauen 23, bis diese so gering wird, daß sie durch die Feder 27 überwunden wird,
so daß die Klauen 23 wieder in die in Abb. i gezeigte Ruhelage einschwingen.
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Sobald die Klauen 23 aus dein Bereiche der Backen 25 des Ambosses
6 zurückgeschwungen sind, ist der Motor von der Belastung der Arbeitsleistung befreit
und kommt dadurch wieder auf Touren, so daß die Klauen 23 erheut nach auswärts schwingen.
Die Schwenkbewegung der Klauen 23 beginnt, sobald die Fliehkraft die Kraft der Feder
27 überwindet, und ist beendet, sobald die Klauenenden auf die Anschlagstifte 26
treffen. Diese Bewegung erfolgt so schnell, daß der Eingriff der Klauen 23 in die
Amboßbecken erfolgt ist, ehe sich die Klauen 23 über die nächstfolgenden Amboßbacken
25 hinausbewegt haben. Die Stoßflächen 23 R und 25 R auf den Klauen 23 und die entsprechenden
Flächen der Amboßbacken 25 sind in dein Augenblick in Eingriff, in @@ elchem der
Stoß rücksichtlos von der Hauptgeschwindigkeit des Motors abgegeben wird. Dies ist
eine wichtige Verbesserung gegenüber bekannten Vorrichtungen, in welchen das Schlagelement
derart angeordnet ist, daß es sich sowohl axial als auch drehend auswirkt, bis zu
dem Augenblick, in welchem der Schlag erfolgte und in welchem die Drehgeschwindigkeit
festgehalten werden mußte, um mit der _@xialgeschwindigkeit gleichzulaufen, damit
die schlagenden und geschlagenen Flächen richtig übereinstimmen. Die Ausbildung
der Klauen nach der Erfindung gestattet dem Betätigenden bei Beendigung der Axialbewegung
der Klauen 23 und vor der Vollendung der Drehbewegung durch Verwendung verschiedener
Luftdrucke, die Hauptgeschwindigkeit des Motors abzustimmen und dadurch die Stärke
des Schlages ohne den Eingriff der Stoßflächen 23 R und 25 R im Augenblick des Stoßes
zu zerstören. Fortgesetzte Drehung des Motors verursacht eine Folge von Haminerdrehschlägen,
dem jeder ein plötzliches Anhalten oder schroffe Verminderung der Geschwindigkeit
des Rotors 15, 16 erfolgt, wodurch die Klauen 23 vermittels der Feder 27 entkuppeln,
die Belastung auf den Motor dadurch aufheben, diesen plötzlich beschleunigen, die
Vorwärtsbewegung der Klauen 23 unter Fliehkraft und einen folgenden Schlag bewirken,
um die Aufeinanderfolge zu schließen.
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Es ist möglich, daß sich infolge der Reibung zwischen den Stoßflächen
23 R und 25 R die Klauen 23 nach jedem Stoß nicht schnell genug lösen, selbst wenn
der Auslösefeder 27 keine wesentliche Kraft entgegenwirkt. Um ein derartiges ungewolltes
Binden der Klaue mit der infolgedessen bewirkten Belastung des Motors zu verhindern,
wird der Werkzeugkopf 4 aus Stahl genügend lang ausgeführt, damit er eine merkbare
Torsionselastizität besitzt. Dadurch folgt dem Schlag sofort ein Rückprall der Hammereinheit
gegenüber der Richtung des Triebes, so daß die Feder während des Augenblickes, in
dem die Stoßflächen außer Eingriff sind, die Klauen zurückziehen kann.
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Beim Eindrehen von Muttern oder Sehrauben
wächst
deren Widerstand nur allmählich. Da hierdurch eine starke Verminderung der Motordrehzahl
eintritt, können durch schnelles Drosseln der Luftzufuhr die Klauen entkuppelt werden,
so daß der Motor wieder volle Drehzahl erhält.
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Abb. 21 bis 25 stellen eine abgeänderteAusführungsform des Klauenmechanismus
dar, gemäß welchem im Gegensatz zu der Rückuni Vorwärtsbewegung der zuerst beschriebenen
Ausführungsform die Bewegung der Klauen zwar in gleicher Weise, aber umgekehrt,
also nicht von oben in die Backen des Ambosses einschwingen, sondern seitlich von
innen nach außen in diese eingreifen. Der Hammer49 des Motors ist geschlitzt, um
Wände 50 zu bilden, deren innere Flächen parallel sind. Senkrechte Stifte
51 tragen gelenkig zwei Klauen 52, deren Seitenflächen gleitbar zwischen Hammerwänden
anliegen. Die Vorderteile der Seitenflächen der Klauen stellen die Stoßflächen 52
R und 52 L dar. Der Amboß 53 hat zwei voneinander getrennt angeordnete Backen 54,
deren Seitenflächen die Stoßflächen 54R und 54L bilden. Eine Welle 55 ist lösbar
an ihren Enden durch Füße oder Muffen gestützt, die im Amboß 53 und im Kern io vorgesehen
sind. Die Welle hat einen Bund 56, der in einer Vertiefung in den Wänden 5o des
Hammers 49 nahe dessen Ende gelagert ist. Ein den Hammer 49 umgebender Schlitzring
57 bildet mit daran vorgesehenem abstehendem Bund den Anschlag zur Begrenzung der
Außenbewegung der Klauen 52.
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Zum Halten der Klauen 52 in der entkuppelten Stellung ist eine Feder
58 vorgesehen, die zwischen Unterlagscheiben 59, 6o angeordnet ist. Die Scheibe
6o ist auf der Welle 55 verschiebbar und liegt gegen die hakenförmigen Enden der
Klauen an.
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In der Ruhelage des Hammers 49 sind die vorderen Enden der Klauen
52 außer Eingriff mit den Backen 54 des Ambosses 53. So= bald der Motor seine Geschwindigkeit
vergrößert, wirkt sich die Fliehkraft aus, und die vorderen Enden der Klauen 52
werden nach auswärts geworfen und kommen in Berührung mit den Backen 52R und 54R
der Backen 54 des Ambosses 53. Die Betätigungsfolge ist im wesentlichen dieselbe
wie in dem Falle der zuerst beschriebenen Ausführungsform.
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Beide Ausführungsarten sind in Verbindung mit einem Motor mit Rechtsdrehung
beschrieben worden. Die Klauen an sich sind umkehrbar, um im wesentlichen in derselben
Weise für jede Drehrichtung betätigt werden zu können, wobei die Stoßflächen 23
L und 25 L oder 52 L und 54 L dann wirksam sind, wenn die Klauen durch
Linksdrehung angetrieben sind. Die Klauen können durch irgendeine geeignete Art
von nicht umkehrbaren oder umkehrbaren Maschinen angetrieben werden. Die beschriebene
Art, welche einen durch Preßluft betätigten Drehzylinder besitzt, ist beispielsweise
aber vorzuziehen wegen der dabei vorhandenen Fähigkeit, schnell anzulaufen und anzuhalten
und wegen des hohen Trägheitsmomentes der sich drehenden Masse im Verhältnis zum
Gewicht der Maschine.