EP0699508A1 - Hydraulic impact screwdriver especially for tightening threaded connection - Google Patents

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EP0699508A1
EP0699508A1 EP95110755A EP95110755A EP0699508A1 EP 0699508 A1 EP0699508 A1 EP 0699508A1 EP 95110755 A EP95110755 A EP 95110755A EP 95110755 A EP95110755 A EP 95110755A EP 0699508 A1 EP0699508 A1 EP 0699508A1
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EP
European Patent Office
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compressed air
bending beam
air motor
pulse
pressure
Prior art date
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EP95110755A
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German (de)
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EP0699508B1 (en
Inventor
Konrad Karl Kettner
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Cooper Industries LLC
Original Assignee
Cooper Industries LLC
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1453—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1456—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers having electrical components

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic impulse wrench according to the preamble of claim 1.
  • Such pulse screwdrivers which are often designed as hand tools, are used very widely in a wide variety of constructions, in particular for tightening screw connections.
  • a torque setting device comprising an adjusting screw and a pressure spring-loaded valve ball / valve seat unit is known within the output shaft of the striking mechanism, the compression spring acting on an actuating rod arranged in the motor shaft of the compressed air motor, via which with the interposition of a locking element, a spring-loaded check valve for the compressed air supply to the compressed air motor is actuated.
  • the switch-off device is located both at the front end of the pulse screwdriver and behind the compressed air motor, and as a mechanical construction is subject to wear and tear and otherwise only accessible with effort, so that this construction is definitely in need of improvement.
  • the object of the invention is to develop a pulse wrench of the generic type such that a compact design of a pulse wrench in connection with a torque-dependent shutdown of the screwdriver and easy access to the components of the shutdown device is ensured.
  • the momentary pressure prevailing in the pulse unit which builds up when the screw connection is tightened, is given as a force to a bending beam, where the force is recorded as the bending moment representing the instantaneous torque and is supplied to an electronic evaluation unit make a comparison with a predetermined limit torque and, depending on this, switch off the pulse screwdriver.
  • These measures result in an essentially wear-independent adjusting element, which also requires little space and can therefore be easily accommodated in the housing of a pulse screwdriver.
  • the measures according to the invention also save weight, which is very important for a hand tool. Overall, the sensors and their outlets can be accommodated as a unit in a rear housing part, where they are also easily accessible.
  • the bending beam is a radial leg of a support ring for fastening the bending beam in the rear housing part, so that the annular space for the passage of further working elements, such as an angle encoder, is available.
  • the counting wheel of such an angle encoder is expediently arranged directly adjacent to the bending beam on the motor shaft of the compressed air motor, so that a spatial unity of these receiving elements is ensured.
  • the actuating element is expediently designed as an actuating rod which can be accommodated very easily as a pressure-conducting connecting element in the output shaft and the motor shaft and, since it expediently acts on the bending beam via a rolling bearing, is hardly exposed to wear.
  • the pulse screwdriver shown as a hand tool in FIG. 1 has a handle 1 with a pressure switch 2 with which a tilting valve (not shown in the drawing) for the compressed air supply can be actuated.
  • a compressed air motor 4 is arranged within a housing 3, which is followed by a pulse unit 5.
  • the compressed air supply 6 opens into a compressed air chamber 7 in the housing 3, from where it reaches the compressed air motor. 9 with a centrifugal switch mounted on a motor shaft 8, on which a compression spring 10 surrounding the motor shaft 8 acts.
  • This cover 11 is rotatably connected to an opposite cylindrical housing 12 which is on a Output shaft 13 of the pulse unit 5 is mounted.
  • the output shaft 13 ends at a short distance from the motor shaft 8 which is axially aligned therewith.
  • the cover 11 and the housing 12 define between them a cylinder chamber 14, which is provided eccentrically in the cylinder of the pulse unit 5 delimited by the cover 11 and the housing 12.
  • the output shaft 13 passes through this cylinder chamber 14 and is arranged in a conventional manner eccentrically with respect to the axis of this cylinder chamber 14.
  • a lamella 15 is radially displaceably accommodated in the output shaft 13, which is under the force of two compression springs 16, which presses the lamella 15 radially outward against the cylindrical wall of the housing 12.
  • the output shaft 13 is rotatably mounted with roller bearings 17 and 18 in the motor housing 3, which surrounds the cylindrical casing of the housing 12 of the pulse unit to form an annular gap 19.
  • the output shaft 13 receives a tool, not shown here, for example a chuck for screwing tools.
  • the cylinder chamber 14 is divided by the lamella 15 in a manner known per se into two chambers, not shown, the cylinder chamber 14 being completely filled with pressure medium, preferably with pressure oil.
  • the pressure switch 2 is pressed so that compressed air enters the compressed air chamber 7 to the compressed air motor so that it is driven in a known manner.
  • the motor shaft 8 of the compressed air motor 3 drives the cover 11 and the housing 12 as a result of the rotationally fixed mounting.
  • the output shaft 13 is rotatably entrained via the pressure oil in the cylinder chamber 14.
  • the pulse screwdriver is provided with a frequency setting device 20 which is formed by an adjusting screw 21 which is screwed into a coaxial threaded bore of the output shaft 13.
  • the adjusting screw 21 can be easily operated from the outside.
  • the adjusting screw 21 extends with a thread-free section into a central bore 22 which penetrates the output shaft 19 and in which an adjusting rod 23 is also received, which is mounted in a bore 24 of the axially aligned motor shaft 8.
  • a compression spring 25 is arranged, which is supported at its other end on a shoulder of the adjusting rod 23.
  • a measuring sensor in the manner of a strain gauge is on both sides of the bending beam 27 31 recorded, in particular glued on, the signal lines of which are fed to a cable harness 33 received in a stuffing box 32, which leads to an electronic switching element 34.
  • One of the transducers absorbs tensile and the other compressive loads.
  • a disk-like counter wheel 35 is arranged directly adjacent to the bending beam 27 and is connected to the motor shaft in a rotationally fixed manner.
  • This counter wheel 35 acts with a in the housing part 28 together on a flange 36, pin-like sensor 37 which penetrates the annular space 38 of the ring 30 having the bending beam 27.
  • the angle of rotation sensor thus formed allows the angle of rotation of the screw or nut to be determined during the screwing-in process.
  • the sensor 37 is connected to the stuffing box 32 via a signal line 39 and is supplied to the cable harness 33.
  • the bending beam 27, including the fastening ring 30, the sensor 37 and the signal lines in the rear housing part 28 are accommodated in a space-saving and easily accessible manner, and convenient access to the counter wheel 35 is also possible when the rear housing part 28 is removed.
  • the end of the actuating rod 23 facing the pulse screwdriver 5, on which the compression spring 25 is supported, is in pressure medium connection with the cylinder chamber 14 via bores, not shown, so that the pressure building up in the cylinder chamber 14 during the screwing process is present on the actuating rod 23. which, depending on the pressure, is pressed correspondingly strongly on the bending beam 27, where the pressure present at the front end of the adjusting rod 23 or the force acting on the bending beam 27 is absorbed by the strain gauges 31 as a bending moment.
  • These pressure-dependent bending moments are fed into the cable harness 33 via the line and fed to an electronic control unit 40 via the switching element 34, where the determined bending moment is compared with a predetermined limit torque for the screw connection.
  • a signal is given via line 41 to the switching element 34, which actuates an electromagnetic control valve 43 via a control line 42, via which the compressed air supply via line 44 to the compressed air motor 4 is interrupted and the pulse screwdriver is immediately switched off.
  • the output shaft 13 stops immediately, so that the screwing tool is actually stopped at the desired limit torque is so that the screw or nut to be tightened is not over-tightened.
  • an angle count is carried out via the angle encoder 35, 37, so that the torque and the angle of rotation can be used to increase the security of the correct tightening of a screw connection.
  • the angle of rotation and torque at the time of switching off can be compared with a window predetermined by a maximum and minimum torque and certain angles of rotation, the circuit generating a light signal in a specific color or a signal tone if the time of switching off lies in the window defined in this way.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The switch-off unit has an adjusting element (23), standing and located int he motor shaft of the compressed air motor (4),a nd is in pressure conducting communication with the pressure building cylinder chamber of the impact mechanism. A torque related signal is transmitted to the switch-off unit across the adjusting element (23). With the reaching of a specified torque limit value, the pressure supply to the compressed air motor is interrupted. The adjusting element (23) reacts on a transverse beam (27), which is provided with at least one measurement value pick-up, designed pref. as a strain gauge strip (31). For determining a bending moment depending on a pulse pressure in the impact mechanism cylinder chamber (14), this bending moment is compared in a pref. electronic evaluation unit (40) with a specified torque limit value. When this is reached the switch-off unit is operated

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydro-Impulsschrauber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a hydraulic impulse wrench according to the preamble of claim 1.

Derartige, häufig als Handwerkzeuge ausgebildete Impulsschrauber werden in unterschiedlichsten Konstruktionen sehr umfangreich insbesondere für das Anziehen von Schraubverbindungen verwendet. Um eine den zu erwartenden Belastungen standhaltende Schraubverbindung zu gewahrleisten, ist es hierbei unabdinglich, daß die Schraubverbindungen bis zu einem vorgeschriebenen Drehmoment angezogen werden. Ein nicht ausreichendes Anziehen könnte ein Lockern der Schraubverbindung mit einer entsprechenden Gefahr der Beschädigung der Bauteile und Unfällen mit sich bringen, ein Anziehen der Schraubverbindung über das vorgegebene Grenzdrehmoment hinaus, wirkt das Risiko einer Beschädigung der Schraubverbindung insich.Such pulse screwdrivers, which are often designed as hand tools, are used very widely in a wide variety of constructions, in particular for tightening screw connections. In order to ensure a screw connection that can withstand the expected loads, it is essential that the screw connections are tightened to a prescribed torque. Inadequate tightening could result in loosening of the screw connection with a corresponding risk of damage to the components and accidents, tightening the screw connection beyond the specified limit torque increases the risk of damage to the screw connection.

Um im Sinne einer kontrollierten Schraubverbindung die Schrauben oder Muttern bis zu einem vorgegebenen Drehmoment anzuziehen, ist es bekannt (DE-PS 26 00 939), hinter der abtreibenden Motorwelle des Druckluftmotors ein aus einer Mehrzahl von Strebebauteilen gebildetes Torsionselement vorzusehen und an jedem der mehreren Strebebauteile einen Dehnungsmesser anzuordnen, der Teil einer Wheatston

Figure imgb0001
Figure imgb0001
schen Brückenschaltung ist. Im Betrieb des Schraubers zum Anziehen einer Schraube verursacht das auf den Schraubenschlüssel wirkende Reaktionsdrehmoment eine Verdrehung der Strebebauteile um die Achse des Schraubenschlüssels, wobei der Betrag der Verdrehung proportional zu dem Reaktionsdrehmoment ist. Dieses Reaktionsdrehmoment ist im wesentlichen gleich und entgegengesetzt zu dem Drehmoment, mit welchem die Schraube beaufschlagt wird. Dadurch wird über die Dehnungsmesser und die Wheatston
Figure imgb0001
sche Brückenschaltung ein das augenblicklich der Schraube oder der Mutter zugeführte Drehmoment darstellendes elektrisches Signal erzeugt, welches mit einem vorgegebenen Grenzdrehmoment verglichen wird, um beim Erreichen des vorgegebenen Drehmoments schließlich den Schrauber auszuschalten. Abgesehen davon, daß es sich beim Torsionselement um ein mechanisch kompliziertes und auch verschleißanfälliges Bauteil handelt, ist die Anordnung dieser drehmomentabhängigen Abschalteinrichtung nur schwer innerhalb des Schraubers zugänglich und führt zudem zu einer sehr langen Bauweise eines Schraubers, so daß abgesehen von einem komplizierten Aufbau des Schraubers auch das Handling des Schraubers selbst nachteilhaft ist.In order to tighten the screws or nuts to a predetermined torque in the sense of a controlled screw connection, it is known (DE-PS 26 00 939), one of a plurality behind the aborting motor shaft of the compressed air motor to provide torsion element formed by strut components and to arrange a strain gauge on each of the plurality of strut components, which is part of a Wheatston
Figure imgb0001
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bridge circuit. In the operation of the screwdriver for tightening a screw, the reaction torque acting on the wrench causes the strut components to twist about the axis of the wrench, the amount of the twist being proportional to the reaction torque. This reaction torque is essentially the same and opposite to the torque which is applied to the screw. This will cause the strain gauges and the wheat tone
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cal bridge circuit generates an electrical signal representing the momentary torque supplied to the screw or nut, which is compared with a predetermined limit torque in order to finally switch off the screwdriver when the predetermined torque is reached. Apart from the fact that the torsion element is a mechanically complicated and also wear-prone component, the arrangement of this torque-dependent disconnection device is difficult to access inside the screwdriver and also leads to a very long construction of a screwdriver, so that apart from a complicated structure of the screwdriver the handling of the screwdriver itself is also disadvantageous.

Bei einer weiter bekannten drehmomentabhängigen Abschalteinrichtung eines Impulsschraubers (EP-B 292 752) ist innerhalb der Abtriebswelle des Schlagwerkes eine Drehmomenteinstelleinrichtung umfassend eine Einstellschraube und eine druckfederbelastete Ventilkugel/Ventilsitzeinheit bekannt, wobei die Druckfeder auf eine in der Motorwelle des Druckluftmotors angeordnete Stellstange wirkt, über die unter Zwischenschaltung eines Rastelements ein federbelastetes Sperrventil für die Druckluftzufuhr zum Druckluftmotor betätigt wird. Die Abschalteinrichtung befindet sich sowohl am vorderen Ende des Impulsschraubers wie auch hinter dem Druckluftmotor, ist als mechanische Konstruktion einem entsprechenden Verschleiß ausgesetzt und im übrigen auch nur mit Aufwand zugänglich, so daß diese Konstruktion durchaus verbesserungswürdig ist.In a further known torque-dependent switch-off device of a pulse screwdriver (EP-B 292 752), a torque setting device comprising an adjusting screw and a pressure spring-loaded valve ball / valve seat unit is known within the output shaft of the striking mechanism, the compression spring acting on an actuating rod arranged in the motor shaft of the compressed air motor, via which with the interposition of a locking element, a spring-loaded check valve for the compressed air supply to the compressed air motor is actuated. The switch-off device is located both at the front end of the pulse screwdriver and behind the compressed air motor, and as a mechanical construction is subject to wear and tear and otherwise only accessible with effort, so that this construction is definitely in need of improvement.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Impulsschrauber der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß eine kompakte Bauweise eines Impulsschraubers in Zusammenhang mit einer drebmomentabhängigen Abschaltung des Schraubers sowie eine einfache Zugängigkeit zu den Bauelementen der Abschalteinrichtung gewährleistet ist.The object of the invention is to develop a pulse wrench of the generic type such that a compact design of a pulse wrench in connection with a torque-dependent shutdown of the screwdriver and easy access to the components of the shutdown device is ensured.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.This object is achieved according to the invention by the features contained in the characterizing part of claim 1, expedient developments of the invention being characterized by the features contained in the subclaims.

Nach Maßgabe der Erfindung wird über ein Stellelement der in der Impulseinheit herrschende momentane Druck, der sich mit dem Anziehen der Schraubverbindung aufbaut, als Kraft auf einen Biegebalken gegeben, wo die Kraft als das augenblickliche Drehmoment darstellende Biegemoment aufgenommen und einer elektronischen Auswerteeinheit zugeführt wird, um einen Vergleich mit einem vorgegebenen Grenzdrehmoment vorzunehmen und davon abhängig den Impulsschrauber abzuschalten. Durch diese Maßnahmen wird ein im wesentlichen verschleißunabhängiges Einstellelement realisiert, welches zudem wenig Platzbedarf erfordert und damit leicht im Gehäuse eines Impulsschraubers untergebracht werden kann. Zudem wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch eine Gewichtsersparnis erreicht, die für ein Handwerkzeug sehr wesentlich ist. Insgesamt können die Meßaufnehmer samt ihren Abgängen nach außen als eine Einheit in einem hinteren Gehäuseteil aufgenommen werden, wo sie auch leicht zugänglich sind.According to the invention, the momentary pressure prevailing in the pulse unit, which builds up when the screw connection is tightened, is given as a force to a bending beam, where the force is recorded as the bending moment representing the instantaneous torque and is supplied to an electronic evaluation unit make a comparison with a predetermined limit torque and, depending on this, switch off the pulse screwdriver. These measures result in an essentially wear-independent adjusting element, which also requires little space and can therefore be easily accommodated in the housing of a pulse screwdriver. In addition, the measures according to the invention also save weight, which is very important for a hand tool. Overall, the sensors and their outlets can be accommodated as a unit in a rear housing part, where they are also easily accessible.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Biegebalken ein radialer Schenkel eines Stützringes zur Befestigung des Biegebalkens im hinteren Gehäuseteil, so daß der Ringraum für den Durchgriff weiterer Arbeitselemente, wie etwa eines Winkelgebers, zur Verfügung steht. Zweckmäßigerweise wird das Zählrad eines solchen Winkelgebers unmittelbar benachbart des Biegebalkens auf der Motorwelle des Druckluftmotors angeordnet, so daß eine räumliche Einheit dieser Aufnahmeelemente gewährleistet ist. Zweckmäßigerweise ist das Stellelement als Stellstange ausgebildet, die sehr einfach als druckleitendes Verbindungselement in der Abtriebswelle und der Motorwelle untergebracht werden kann und, da es über ein Wälzlager zweckmäßigerweise auf den Biegebalken einwirkt, kaum einem Verschleiß ausgesetzt ist.In a further embodiment of the invention, the bending beam is a radial leg of a support ring for fastening the bending beam in the rear housing part, so that the annular space for the passage of further working elements, such as an angle encoder, is available. The counting wheel of such an angle encoder is expediently arranged directly adjacent to the bending beam on the motor shaft of the compressed air motor, so that a spatial unity of these receiving elements is ensured. The actuating element is expediently designed as an actuating rod which can be accommodated very easily as a pressure-conducting connecting element in the output shaft and the motor shaft and, since it expediently acts on the bending beam via a rolling bearing, is hardly exposed to wear.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen

  • Figur 1 eine teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Impulsschraubers mit einer schematischen Darstellung der Meßelektronik sowie
  • Figur 2 eine Teilansicht von Figur 1, welche in Vorderansicht einen Biegebalken zeigt, der Teil der Abschalteinrichtung ist.
A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the drawings. Show in it
  • Figure 1 is a partial sectional view of a pulse screwdriver according to the invention with a schematic representation of the measuring electronics and
  • Figure 2 is a partial view of Figure 1, which shows a front view of a bending beam that is part of the shutdown device.

Der in Figur 1 in der Ausbildung als Handwerkzeug dargestellte Impulsschrauber weist einen Griff 1 mit einem Druckschalter 2 auf, mit dem ein zeichnerisch nicht dargestelltes Kippventil für die Druckluftzuführung betätigt werden kann. Oberhalb des Handgriffes 1 ist innerhalb eines Gehäuses 3 ein Druckluftmotor 4 angeordnet, dem eine Impulseinheit 5 nachgeschaltet ist. Die Druckluftzuführung 6 mündet in eine Druckluftkammer 7 im Gehäuse 3, von wo sie zum Druckluftmotor gelangt. Mit 9 ist ein auf einer Motorwelle 8 gelagerter Fliehkraftschalter bezeichnet, auf den eine die Motorwelle 8 umgebende Druckfeder 10 wirkt. Auf dem vom Absperrventil 9 abgewandten Ende sitzt ein hülsenförmiger Deckel 11 der Impulseinheit 5, welcher mit der Motorwelle 8 drehfest verbunden ist. Dieser Deckel 11 ist drehfest mit einem gegenüberliegenden zylinderförmigen Gehäuse 12 verbunden, der auf einer Abtriebswelle 13 der Impulseinheit 5 gelagert ist. Die Abtriebswelle 13 endet mit geringem Abstand von der damit axial ausgerichteten Motorwelle 8.The pulse screwdriver shown as a hand tool in FIG. 1 has a handle 1 with a pressure switch 2 with which a tilting valve (not shown in the drawing) for the compressed air supply can be actuated. Above the handle 1, a compressed air motor 4 is arranged within a housing 3, which is followed by a pulse unit 5. The compressed air supply 6 opens into a compressed air chamber 7 in the housing 3, from where it reaches the compressed air motor. 9 with a centrifugal switch mounted on a motor shaft 8, on which a compression spring 10 surrounding the motor shaft 8 acts. On the end facing away from the shut-off valve 9 there is a sleeve-shaped cover 11 of the pulse unit 5, which is connected to the motor shaft 8 in a rotationally fixed manner. This cover 11 is rotatably connected to an opposite cylindrical housing 12 which is on a Output shaft 13 of the pulse unit 5 is mounted. The output shaft 13 ends at a short distance from the motor shaft 8 which is axially aligned therewith.

Der Deckel 11 und das Gehäuse 12 begrenzen zwischen sich eine Zylinderkammer 14, die exzentrisch in dem von dem Deckel 11 und dem Gehäuse 12 begrenzten Zylinder der Impulseinheit 5 vorgesehen ist. Die Abtriebswelle 13 durchsetzt diese Zylinderkammer 14 und ist in konventioneller Weise exzentrisch im Bezug auf die Achse dieser Zylinderkammer 14 angeordnet. Zur Bildung der Impulseinheit ist in der Abtriebswelle 13 eine Lamelle 15 radial verschieblich untergebracht, die unter der Kraft von zwei Druckfedern 16 steht, welche die Lamelle 15 radial nach außen gegen die zylinderische Wand des Gehäuses 12 drückt.The cover 11 and the housing 12 define between them a cylinder chamber 14, which is provided eccentrically in the cylinder of the pulse unit 5 delimited by the cover 11 and the housing 12. The output shaft 13 passes through this cylinder chamber 14 and is arranged in a conventional manner eccentrically with respect to the axis of this cylinder chamber 14. To form the pulse unit, a lamella 15 is radially displaceably accommodated in the output shaft 13, which is under the force of two compression springs 16, which presses the lamella 15 radially outward against the cylindrical wall of the housing 12.

Im übrigen ist die Abtriebswelle 13 mit Wälzlagern 17 und 18 im Motorgehäuse 3 drehbar gelagert, welches den zylinderischen Mantel des Gehäuses 12 der Impulseinheit unter Bildung eines Ringspaltes 19 umgibt. Am vorderen Ende nimmt die Abtriebswelle 13 ein hier nicht zeichnerisch dargestelltes Werkzeug, beispielsweise ein Spannfutter für Schraubwerkzeuge auf.In addition, the output shaft 13 is rotatably mounted with roller bearings 17 and 18 in the motor housing 3, which surrounds the cylindrical casing of the housing 12 of the pulse unit to form an annular gap 19. At the front end, the output shaft 13 receives a tool, not shown here, for example a chuck for screwing tools.

Die Zylinderkammer 14 ist durch die Lamelle 15 in ansich bekannter Weise in zwei nicht näher dargestellte Kammern unterteilt, wobei die Zylinderkammer 14 vollständig mit Druckmedium, vorzugsweise mit Drucköl, gefüllt ist.The cylinder chamber 14 is divided by the lamella 15 in a manner known per se into two chambers, not shown, the cylinder chamber 14 being completely filled with pressure medium, preferably with pressure oil.

Zum Starten des Impulsschraubers wird der Druckschalter 2 gedrückt, so daß Druckluft in die Druckluftkammer 7 zum Druckluftmotor gelangt, so daß dieser in bekannter Weise angetrieben wird. Die Motorwelle 8 des Druckluftmotors 3 treibt infolge der drehfesten Lagerung den Deckel 11 und das Gehäuse 12 an. Über das in der Zylinderkammer 14 befindliche Drucköl wird hierbei die Abtriebswelle 13 rotierend mitgenommen. Dadurch wird das am vorderen Ende des Abtriebwerkzeuges 13 aufgenommene Werkzeug gedreht, so daß eine Schraube oder Mutter in ein jeweiliges Bauteil geschraubt werden kann. Solange der Schraubenkopf oder die Mutter noch nicht aufliegen, drehen die Motorwelle 8 und die Abtriebswelle 13 gemeinsam. Sobald jedoch der Schraubenkopf bzw. die Mutter aufsitzt, wirkt eine Gegenkraft auf die Abtriebswelle 13, so daß es zum Anziehen der Schraube oder der Mutter nunmehr notwendig ist, daß mit der Abtriebswelle 13 ein Drehmoment auf die Schraube oder die Mutter aufgebracht wird. Da die Motorwelle 8 mit dem Deckel 11 und dem Gehäuse 12 der Impulseinheit gegenüber der Abtriebswelle 13 drehbar gelagert ist, wird die Motorwelle 8 weiterhin drehbar angetrieben, so daß sich der Deckel 11 und das Gehäuse 12 relativ zur Abtriebswelle 13 drehen.To start the pulse screwdriver, the pressure switch 2 is pressed so that compressed air enters the compressed air chamber 7 to the compressed air motor so that it is driven in a known manner. The motor shaft 8 of the compressed air motor 3 drives the cover 11 and the housing 12 as a result of the rotationally fixed mounting. In this case, the output shaft 13 is rotatably entrained via the pressure oil in the cylinder chamber 14. As a result, that which is received at the front end of the driven tool 13 Tool rotated so that a screw or nut can be screwed into a respective component. As long as the screw head or the nut are not yet in contact, the motor shaft 8 and the output shaft 13 rotate together. However, as soon as the screw head or the nut is seated, a counterforce acts on the output shaft 13, so that it is now necessary to tighten the screw or the nut that a torque is applied to the screw or the nut with the output shaft 13. Since the motor shaft 8 with the cover 11 and the housing 12 of the pulse unit is rotatably mounted with respect to the output shaft 13, the motor shaft 8 is still rotatably driven so that the cover 11 and the housing 12 rotate relative to the output shaft 13.

In Folge der exzentrischen Anordnung der Abtriebswelle 13 in der Zylinderkammer 14 und im Inneren der Zylinderkammer 14 in bekannter Weise vorgesehene Abdichtungen, ergibt sich die bereits zuvor beschriebene Aufteilung der Zylinderkammer 14 in zwei Arbeitskammern, die durch die Lamelle 15 und die Abtriebswelle 19 gegeneinander abgedichtet sind. Dadurch wird das Hydraulikmedium in einer der Arbeitskammern unter Druck gesetzt, da das Druckmedium nicht in die andere Arbeitskammer gelangen kann. Der sich hierbei aufbauende Druck wird auf den in der Zylinderkammer 14 befindlichen Teil der Abtriebswelle 13 übertragen, die dadurch in bekannter Weise ruckartig in Drehrichtung des Gehäuses 12 gedreht wird. Sobald die oben genannten Dichtleisten überfahren werden, gelangt das Hydraulikmedium von der einen Arbeitskammer in die andere Arbeitskammer, wobei schließlich wiederum eine Dichtstellung erreicht wird, so daß in bekannter Weise die Abtriebswelle 13 impulsartig gedreht wird.As a result of the eccentric arrangement of the output shaft 13 in the cylinder chamber 14 and in the interior of the cylinder chamber 14, seals provided in a known manner result in the previously described division of the cylinder chamber 14 into two working chambers, which are sealed off from one another by the lamella 15 and the output shaft 19 . As a result, the hydraulic medium in one of the working chambers is pressurized, since the pressure medium cannot get into the other working chamber. The pressure that builds up in this case is transmitted to the part of the output shaft 13 located in the cylinder chamber 14, which is thereby jerked in a known manner in the direction of rotation of the housing 12. As soon as the sealing strips mentioned above are passed over, the hydraulic medium passes from one working chamber into the other working chamber, a sealing position finally being reached again, so that the output shaft 13 is rotated in a pulsed manner in a known manner.

Da bei einem kontrollierten Festziehen der Schrauben oder der Muttern diese nur bis zu einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden dürfen, muß der Schraubvorgang bei Erreichen dieses vorgegebenen Grenzdrehmoments abgebrochen werden. Hierzu wird der in der Zylinderkammer 14 sich in der Dichtstellung der Abtriebswelle 13 aufbauende Druck zur Bestimmung des Abschaltzeitpunktes bei dem vorgegebenen Grenzdrehmoment herangezogen. Der Impulsschrauber ist mit einer Frequenzeinstelleinrichtung 20 versehen, die durch eine Einstellschraube 21 gebildet ist, die in eine koaxiale Gewindebohrung der Abtriebswelle 13 geschraubt ist. Die Einstellschraube 21 läßt sich leicht von außen betätigen. Die Einstellschraube 21 erstreckt sich mit einem gewindefreien Abschnitt in eine zentrische die Abtriebswelle 19 durchsetzende Bohrung 22, in der auch eine Stellstange 23 aufgenommen ist, die in einer Bohrung 24 der axial ausgerichteten Motorwelle 8 gelagert ist. Auf dem gewindefreien Abschnitt der Einstellschraube 21 ist eine Druckfeder 25 angeordnet, die mit ihrem anderen Ende an einer Schulter der Stellstange 23 abgestützt ist. Diese die Motorwelle 8 durchsetzende Stellstange 23 wirkt im übrigen mit ihrem von der Impulseinheit 5 entfernten Ende zweckmäßigerweise über eine Kugel 26 auf einen Biegebalken 27 ein, der fest in einem hinteren und auf das Gehäuse 3 aufsetzbaren Gehäuseteil 28 abgestützt ist. Dieser Biegebalken 27 ist, wie am besten aus Figur 2 hervorgeht, Bestandteil eines über einen Stift 29 am Gehäuseteil 28 festgelegten Ringes 30 und bildet hierbei einen radialen Schenkel diese Ringes 30. Vorzugsweise auf beiden Seiten des Biegebalkens 27 ist ein Meßwertaufnehmer in der Art eines Dehnungsmeßstreifens 31 aufgenommen, insbesondere aufgeklebt, deren Signalleitungen einem in einer Stopfbuchse 32 aufgenommenen Kabelbaum 33 zugeführt werden, der zu einem elektronischen Schaltelement 34 führt. Einen der Meßwertaufnehmer nimmt Zug-, der andere Druckbeanspruchungen auf. Die Feder 25, die auch gegenüber einem anderen Bauteil des Impulsschraubers fest abgestützt sein kann, dient dazu, daß die Stange und Kugel stets in Verbindung mit dem Biegebalken gehalten wird.Since the screws or nuts may only be tightened to a specified torque when the screws or nuts are tightened in a controlled manner, the screwing process must be stopped when this specified limit torque is reached. For this purpose, the cylinder chamber 14 is in the sealing position the pressure of the output shaft 13 is used to determine the switch-off time at the predetermined limit torque. The pulse screwdriver is provided with a frequency setting device 20 which is formed by an adjusting screw 21 which is screwed into a coaxial threaded bore of the output shaft 13. The adjusting screw 21 can be easily operated from the outside. The adjusting screw 21 extends with a thread-free section into a central bore 22 which penetrates the output shaft 19 and in which an adjusting rod 23 is also received, which is mounted in a bore 24 of the axially aligned motor shaft 8. On the unthreaded portion of the adjusting screw 21, a compression spring 25 is arranged, which is supported at its other end on a shoulder of the adjusting rod 23. This actuating rod 23 passing through the motor shaft 8, with its end remote from the pulse unit 5, expediently acts via a ball 26 on a bending beam 27 which is firmly supported in a rear housing part 28 which can be placed on the housing 3. This bending beam 27, as can best be seen in FIG. 2, is part of a ring 30 fixed by a pin 29 on the housing part 28 and in this case forms a radial leg of this ring 30. Preferably, a measuring sensor in the manner of a strain gauge is on both sides of the bending beam 27 31 recorded, in particular glued on, the signal lines of which are fed to a cable harness 33 received in a stuffing box 32, which leads to an electronic switching element 34. One of the transducers absorbs tensile and the other compressive loads. The spring 25, which can also be firmly supported with respect to another component of the pulse screwdriver, serves to keep the rod and ball always in connection with the bending beam.

Ferner ist an der von der Impulseinheit 5 entfernten Ende der Motorwelle 8 unmittelbar benachbart des Biegebalkens 27 ein scheibenartiges Zählrad 35 angeordnet und mit der Motorwelle drehfest verbunden. Dieses Zählrad 35 wirkt mit einem im Gehäuseteil 28 an einem Flansch 36 fest aufgenommenen, stiftartigen Sensor 37 zusammen, der den Ringraum 38 des den Biegebalken 27 aufweisenden Ringes 30 durchgreift. Durch den damit gebildeten Drehwinkelgeber läßt sich der Drehwinkel der Schraube oder Mutter während des Einschraubvorganges bestimmen. Der Sensor 37 ist über eine Signalleitung 39 mit der Stopfbuchse 32 verbunden und wird dem Kabelbaum 33 zugeführt. Ersichtlich sind der Biegebalken 27 einschließlich des Befestigungsringes 30, der Sensor 37 und die Signalleitungen im hinteren Gehäuseteil 28 platzsparend und einfach zugänglich untergebracht, wobei auch beim Abnehmen des hinteren Gehäuseteils 28 ein bequemer Zugang zum Zählrad 35 möglich ist.Furthermore, at the end of the motor shaft 8 remote from the pulse unit 5, a disk-like counter wheel 35 is arranged directly adjacent to the bending beam 27 and is connected to the motor shaft in a rotationally fixed manner. This counter wheel 35 acts with a in the housing part 28 together on a flange 36, pin-like sensor 37 which penetrates the annular space 38 of the ring 30 having the bending beam 27. The angle of rotation sensor thus formed allows the angle of rotation of the screw or nut to be determined during the screwing-in process. The sensor 37 is connected to the stuffing box 32 via a signal line 39 and is supplied to the cable harness 33. As can be seen, the bending beam 27, including the fastening ring 30, the sensor 37 and the signal lines in the rear housing part 28 are accommodated in a space-saving and easily accessible manner, and convenient access to the counter wheel 35 is also possible when the rear housing part 28 is removed.

Das der Impulsschrauber 5 zugewandte Ende der Stellstange 23, auf der sich die Druckfeder 25 abstützt, steht über nicht näher dargestellte Bohrungen in Druckmittelverbindung mit der Zylinderkammer 14, so daß der sich in der Zylinderkammer 14 während des Schraubvorganges aufbauende Druck an der Stellstange 23 anliegt, die druckabhängig entsprechend stark auf den Biegebalken 27 gedrückt wird, wo der am vorderen Ende der Stellstange 23 anstehende Druck bzw. die auf den Biegebalken 27 einwirkende Kraft als Biegemoment durch die Dehnungsmeßstreifen 31 aufgenommen wird. Diese druckabhängigen Biegemomente werden über die Leitung in den Kabelbaum 33 gegeben und über das Schaltelement 34 einer elektronischen Steuereinheit 40 zugeführt, wo das ermittelte Biegemoment mit einem vorgegebenen Grenzdrehmoment für die Schraubverbindung verglichen wird. Beim Erreichen des vorgegebenen Grenzdrehmoments wird ein Signal über die Leitung 41 auf das Schaltelement 34 gegeben, welches über eine Steuerleitung 42 ein elektromagnetisches Steuerventil 43 betätigt, über welches die Druckluftzufuhr über die Leitung 44 zum Druckluftmotor 4 unterbrochen und der Impulsschrauber augenblicklich abgeschaltet wird.The end of the actuating rod 23 facing the pulse screwdriver 5, on which the compression spring 25 is supported, is in pressure medium connection with the cylinder chamber 14 via bores, not shown, so that the pressure building up in the cylinder chamber 14 during the screwing process is present on the actuating rod 23. which, depending on the pressure, is pressed correspondingly strongly on the bending beam 27, where the pressure present at the front end of the adjusting rod 23 or the force acting on the bending beam 27 is absorbed by the strain gauges 31 as a bending moment. These pressure-dependent bending moments are fed into the cable harness 33 via the line and fed to an electronic control unit 40 via the switching element 34, where the determined bending moment is compared with a predetermined limit torque for the screw connection. When the predetermined limit torque is reached, a signal is given via line 41 to the switching element 34, which actuates an electromagnetic control valve 43 via a control line 42, via which the compressed air supply via line 44 to the compressed air motor 4 is interrupted and the pulse screwdriver is immediately switched off.

Nach dem Abschalten des Druckluftmotors 4 steht die Abtriebswelle 13 augenblicklich still, so daß auch tatsächlich bei dem gewünschten Grenzdrehmoment das Schraubwerkzeug stillgesetzt wird, so daß die anzuziehende Schraube oder Mutter nicht überdreht wird. Nach dem Abschalten erfolgt ein Druckabbau in der Zylinderkammer 14 sowie in der Druckluftkammer 7, so daß die die Abschaltung des Schraubers bewirkende Teile wieder in ihre Ausgangslage zurückgeschoben werden. Der Schrauber ist dann bereit für einen nächsten Schraubgang.After switching off the compressed air motor 4, the output shaft 13 stops immediately, so that the screwing tool is actually stopped at the desired limit torque is so that the screw or nut to be tightened is not over-tightened. After switching off, there is a reduction in pressure in the cylinder chamber 14 and in the compressed air chamber 7, so that the parts causing the screwdriver to be switched off are pushed back into their starting position. The screwdriver is then ready for another screwing operation.

Zugleich erfolgt über den Drehwinkelgeber 35, 37 eine Winkelzählung, so daß zur Steigerung der Sicherheit des korrekten Anziehens einer Schraubverbindung das Drehmoment und der Drehwinkel herangezogen werden können. Hierbei können Drehwinkel und Drehmoment zum Abschaltzeitpunkt mit einem durch ein maximales und minimales Drehmoment sowie bestimmten Drehwinkeln vorgegebenem Fenster verglichen werden, wobei die Schaltung ein Lichtsignal in einer bestimmten Farbe oder einen Signalton erzeugt, wenn der Abschaltzeitpunkt in dem derart definierten Fenster liegt.At the same time, an angle count is carried out via the angle encoder 35, 37, so that the torque and the angle of rotation can be used to increase the security of the correct tightening of a screw connection. Here, the angle of rotation and torque at the time of switching off can be compared with a window predetermined by a maximum and minimum torque and certain angles of rotation, the circuit generating a light signal in a specific color or a signal tone if the time of switching off lies in the window defined in this way.

Claims (9)

Hydro-Impulsschrauber insbesondere zum Anziehen von Schraubverbindungen, mit einem Druckluftmotor, einem dem Druckluftmotor nachgeschalteten Impulseinheit für den pulsartigen Antrieb einer Abtriebswelle für das Werkzeug und einer Abschalteinrichtung zum drehmomentabhängigen Unterbrechen der Druckluftzufuhr zum Druckluftmotor, welche ein in der Motorwelle des Druckluftmotors gelagertes und in druckleitender Verbindung mit dem druckaufbauenden Zylinderraum der Impulseinheit stehendes Stellelement aufweist, über welches ein drehmomentbezogenes Signal auf eine Abschalteinrichtung gegeben wird, welche bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmomentgrenzwertes die Druckluftzufuhr zum Druckluftmotor unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (23) auf einen Biegebalken (27) einwirkt, der mit mindestens einem, vorzugsweise zwei als Dehnungsmeßstreifen (31) ausgebildeten Meßwertaufnehmern zur Ermittlung eines vom Pulsdruck in der Zylinderkammer (14) der Impulseinheit abhängigen Biegemoments versehen ist, welches in einer vorzugsweise elektronischen Auswerteeinrichtung (40) mit einem vorgegebenen Drehmomentgrenzwert verglichen wird, bei dessen Erreichen die Abschalteinrichtung betätigt wird.Hydro impulse wrench, in particular for tightening screw connections, with a compressed air motor, a pulse unit downstream of the compressed air motor for the pulse-like drive of an output shaft for the tool and a shutdown device for torque-dependent interruption of the compressed air supply to the compressed air motor, which is connected to the compressed air motor in the motor shaft and in a pressure-conducting connection with the pressure-building cylinder chamber of the impulse unit has an actuating element, via which a torque-related signal is sent to a shutdown device which interrupts the compressed air supply to the compressed air motor when a predetermined torque limit value is reached, characterized in that the actuating element (23) acts on a bending beam (27), which is dependent on at least one, preferably two, measuring transducers designed as strain gauges (31) for determining one of the pulse pressure in the cylinder chamber (14) of the pulse unit Bending moment is provided, which is compared in a preferably electronic evaluation device (40) with a predetermined torque limit value, upon reaching which the shutdown device is actuated. Impulsschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegebalken (27) als vorzugsweise radialer Schenkel eines im hinteren Gehäuseteil (28) des Druckluftmotors (4) feststehend angeordneten Ringes (30) ausgebildet ist, über den der Biegebalken (27) im hinteren Gehäuseteil (28) befestigt ist.Impulse wrench according to claim 1, characterized in that the bending beam (27) is designed as a preferably radial leg of a ring (30) fixedly arranged in the rear housing part (28) of the compressed air motor (4), via which the bending beam (27) in the rear housing part ( 28) is attached. Impulsschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement als Stellstange (23) ausgebildet ist, die in einer Bohrung der Abtriebswelle (13) des Schlagwerkes (5) und einer damit axial ausgerichteten Bohrung (24) der Motorwelle (8) des Druckluftmotors (4) angeordnet ist und mit ihrem druckluftmotorseitigen Ende auf den Biegebalken (27) einwirkt.Impulse wrench according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting element is designed as an adjusting rod (23) which is in a bore in the output shaft (13) of the percussion mechanism (5) and in an axially aligned therewith Bore (24) of the motor shaft (8) of the compressed air motor (4) is arranged and acts with its end on the compressed air motor side on the bending beam (27). Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (23) auf den Biegebalken (27) unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers, insbesondere einer drehbar gelagerten Kugel (26) einwirkt.Impulse wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting element (23) acts on the bending beam (27) with the interposition of a roller bearing, in particular a rotatably mounted ball (26). Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (23) auf ihrem mit der Schlagwerkzylinderkammer (14) in druckleitender Verbindung stehenden Ende über eine Druckfeder (25) spielfrei in Verbindung mit dem Biegebalken (27) gehalten wird.Impulse wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting rod (23) is held on its end in pressure-conducting connection with the striking cylinder chamber (14) via a compression spring (25) in connection with the bending beam (27) without play. Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Motorwelle (8) unmittelbar vor dem Biegebalken (27) ein scheibenförmiges Zählrad (35) eines Drehwinkelgebers für die Winkelzählung angeordnet ist, dessen stiftförmiger Sensor (37) den Ringraum (38) des den Biegebalken (27) aufnehmenden Ringes (30) durchgreift.Impulse wrench according to one of the preceding claims, characterized in that a disk-shaped counting wheel (35) of a rotary angle sensor for angle counting is arranged on the motor shaft (8) immediately in front of the bending beam (27), the pin-shaped sensor (37) of which measures the annular space (38) of the engages the bending beam (27) receiving ring (30). Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelgeber und der Biegebalken (27) im hinteren Gehäuseteil (28) des Impulsschraubers untergebracht sind, über welches auch die Signalleitungen (39) des Biegebalkens (27) und des Drehwinkelgebers zu einer elektronischen Steuereinheit (40) geführt werden.Impulse screwdriver according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary angle transmitter and the bending beam (27) are accommodated in the rear housing part (28) of the pulse screwdriver, via which the signal lines (39) of the bending beam (27) and the rotary angle transmitter to an electronic control unit (40). Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (40) unmittelbar im Impulsschrauber oder extern angeordnet ist.Impulse wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic control unit (40) is arranged directly in the impulse wrench or externally. Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Biegebalkens (27) ein Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist.Impulse wrench according to one of the preceding claims, characterized in that a strain gauge is arranged on both sides of the bending beam (27).
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