SE434358B - Eldriven skruvdragare med automatisk planetkopplingsmekanism och kulkoppling for avbrytning av kraftoverforingen - Google Patents

Description

ff 1801509-o l tet på hastigheten hos de roterande elementen och varierar san- nolikt_pä ett komplicerat sätt beroende på olika betingelser 'såsom form och storlek på skruvskaftet, hârdheten hos under- lagets material och graden på motståndet för fastdragningen.

Mängden av det kinetiska tröghetsmomentet varierar även i pro- portion till kvadraten på rotationshastigheten på drivspindeln, varför en uppskattning av mängden av det kinetiska tröghetsmo- ment som uppkommer i varje avsedd indrivningsoperation blir _svår. Även om det har tillhandahållits en rad olika vridmoment- kontrollerande organ som svarar på motorns uteffekt, uppkommer dessutomfortfarandeett oförutsett överskjutande fastdragnings- vridmoment som skadar skruven och även underlagsmaterialet.

Under beaktande av ovanstående har det bestämts att exakt vrid- momentreglering skulle kunna ernås genom att eliminera eller möjligen reducera inte önskvärt vridmoment från stötar som alst- ras genom ansamlande avjmstabilt kinetiskt tröghetsmoment för att härleda och förutse ett normalt vridmoment hos motorns ut- effekt. När exempelvis ett skruvgängat fästorgan, såsom en skruv, fastdrages med en viss fästanordning, såsom en elektriskt driven skruvmejsel, avlägsnas en inte önskvärd kinetisk tröghets- komponent enbart från en total mängd av det fastdragningsvridmo- fment, som appliceras just före slutet av fastdragningsoperationen på skruvhuvudet, innefattande en normal uteffektkomponent som härledes från motordrivkällan plus inte önskvärd tröghet under inskruvningen som adderas till motordriften så att endast det normala uteffektvridmomentet, som härledes från drivkraftkällan, kan överföras till skruvhuvudet för att påverka kopplingsmeka- nismen med det omvända eller motsatta vridmomentet med en mängd som är lika med uteffektvridmomentet för att därigenom genomföra en automatisk reglering av vridmomentet. _Efter omfattande studier har man förstått, att en väsentlig mängd av det totala omvända vridmomentet, som utvecklas just före slutet av fastdragningsoperationen, kan omvandlas till en energi som är tillräcklig för att starta ett annat statio- närt element för att vrida sig under absorption av slagkraften i en väsentlig utsträckning, varvid man som stationärt element 7807509-0 (a) företrädesvis kan utnyttja ett innerkugghjul, som bildar spår för planetkugghjul, för att åstadkomma en ny vridmomentkontrol- lerande kopplinsanordning.

Denna vridmomentkontrollerande anordning består av ett centrum- eller solkugghjul som är fäst vid en motordrivaxel och tre mel- lanliggande kugghjul eller planetkugghjul, som uppbäres av en planetmedbringare, för att mottaga kraftöverföringen från centrumkugghjulet för vridning och rotation under ingrepp med ett innerkugghjul hos en vridbar ringformig del, som är stängd vid sin ena ände för att bilda en kopplings- eller greppyta, i vilken en fördjupning är anordnad för att mottaga en rull- kopplingsdel däri, varvid den ringformiga delen med sitt inner- kugghjul är vridbart anordnad i en cylindrisk mantel, som har en stängd ände som är försedd med en öppning för mottagande av en kulkopplingsdel, som eftergivligt eller elastiskt pressar mot kopplingsytan med hjälp av ett yttre tryckorgan, såsom en justerbar fjäder.

I enlighet med den uppfunna vridmomentkontrollerande mekanismen är den ringformiga delen, som är försedd med innerkugghjulet, normalt fixerad i förhållande till den cylindriska manteln med hjälp av kulkopplingsdelen för den föredragna kraftöverföringen, eftersom motståndet mot inskruvningen före slutet av fastdrag- ningsoperationen av skruven är relativt litet och när fastdrag- ningsoperationen av skruven bringas till sitt slut ökas det yttre motståndet plötsligt eller häftigt med åtföljande propor- tionell ökning av det omvända eller motsatta vridmomentet, som appliceras på innerkugghjulet via planetkugghjulen för att vrida innerkugghjulet i motsatt riktning till rotationen av centrumkugghjulet och således roteras den ringformiga delen i den cylindriska manteln genom att övervinna den anpressande kraften från kulkopplingsdelen.

Den ringformiga delen med sitt innerkugghjul frigöres från fixering i förhållande till den cylindriska manteln för att gå på tomgång däri så att kraftöverföringen från kraftkällan till drivspindeln via planetkugghjulspåret ögonblickligen av- brytes. "Ülf-z :VL * ef' I 7f89T5Û9-0 När innerkugghjulet börjar att rotera under inverkan av den applicerade motsatta belastningen kommer den kinetiska trög- hetsenergin, som ackumuleras i vrid- eller rotationselementen, såsom rotorn i motorn, solkugghjulet och de övriga roterande elementen i planetkugghjulspåret, att omvandlas till en energi som är tillräcklig för att starta den ringformiga delen med dess invändiga kugghjul för att vrida sig eller rotera från sitt stationära läge. En rotation av innerkugghjulet äger - därför rum vid mottagandet av den kontinuerliga normala ut- effekt som härledes från motorn plus oförbrukad resterande kinetisk tröghetsenergin och som motstår den anpressande kraf- ten från kulkopplingsdelen. Den inte önskvärda kinetiska trög- hetsenergin omvandlas_sâledes till startenergi för innerkugg- hjulet tills rullkopplingsdelen föres över på kulkopplings- delen så att vridmomentet i huvudsak kan regleras till den grad som ligger nära motorns normala uteffekt.

Det är därför ett allmänt ändamål med uppfinningen att åstad- komma en elektriskt driven skruvdragare med en automatiskt ' kontrollerande eller inställande kopplingsmekanism, med vil- ken vid slutet av fastdragningsoperationen kraftöverföringen från motorn till drivspindeln ögonblickligen avbrytes för I ' att förhindra anbringande av det överskjutande vridmomentet _ på det skruvgängade fästorganet som skall inskruvas och för att förhindra överföring av inte önskvärt omvänt eller mot- satt*vridmoment.

Ovannämnda allmänna ändamål uppnås medelst den.eldrivna skruv- dragaren enligt uppfinningen som kännetecknas av en vid sin ena ände sluten mantel, en drivspindel vridbart anordnad vid nämnda tillslutna ände och sträckande sig utåt därifrån, en elektrisk motor anordnad i manteln och med en drivaxel, en automatisk planetkopplingsmekanism som förbinder motorns driv- axel och spindeln, med ett kugghjulsystem innefattande ett centrumkugghjul, fast monterat på motorns drivaxel, ett fler- tal planetkugghjul anordnade runt centrumkugghjulet vilka upp- bäres av en planethjulmedbringare, som är förbunden med spindeln och drivs av oæuuxmkngghjulet, en ringformig del med ett inre kugg- hjul, som samverkar med planetkugghjulen för rotation runt cent- 78075-09-0 rumkugghjulet, vilken ringformiga del uppvisar en sluten ände till bildning av en yta motsatt mantelns slutna ände, vilken _ringformiga yta och tillslutna ände uppvisar eftergivligt in- kopplingsbara kopplingselement, som arbetar för att bibehålla nämnda ringformiga del och stationär relativt manteln vid på- läggning av ett första vridmoment, som inte överstiger en fö- rutbestämd nivå respektive tillåta rotation av den ringformiga delen i förhållande till nämnda mantel vid påläggning av ett andra vridmoment, som överskrider nämnda förutbestämda nivå.

Den ringformiga delens kopplingsyta är utformad med en fördjup- ning som sträcker sig i radiell riktning för mottagande av en rullkopplingsdel däri. Den stängda änden av den cylindriska man- teln är försedd med åtminstone en öppning för mottagande av en kulkopplingsdel som normalt anpressas i riktning uppåt under in- verkan av ett fjäderorgan via en axiellt glidbar flänsförsedd' hylsa som är monterad runt spindellagerhalsen.

Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning är den vridmomentkontrollerande mekanismen försedd med ett auto- matiskt kraftavbrytningssystem för att mekaniskt mäta en tom- gångskörning av innerkugghjulet för att automatiskt avbryta tillförseln till motorn.

Vid den ovan beskrivna vridmomentkontrollerande mekanismen av- brytes kraftöverföringen från motordrivaxeln till drivspindeln ögonblickligen vid slutet av fastdragningsoperationen för att förhindra en applicering av ett omfattande kinetiskt tröghets- moment på fastsättningsföremålet, såsom skruven, under absorp- tion av inte önskvärt omvänt vridmoment. Motorn är emellertid fortfarande under inkoppling för kontinuerlig tomgångskörning av den ringformiga delen med innerkugghjulet i ingrepp med innerväggen hos den cylindriska manteln under bildande av inte önskvärt obehagligt oljud från metall. Denna inte önsk- värta situation kan elimineras av operatören genom att av- känna tomgångsrörelsen på den ringformiga delen av innerkugg- vaovsós-o hjulet och påverka en lämplig strömställare för attlmmmdalxmt stämt tillförseln till motorn, men inte dess mindre kräver detta en skickligt utförd teknik eftersom operatörens avkänningsreaktion inte är pålitlig, vilket resulterar i många svårigheter att minska friktionsoljudet mellan den ringformiga delen och den yttre manteln.

För att övervinna da1fönmnämfla4rwk&flen och olägenheten föreslås atten'üamfimgsfi&ædse hos den ringformiga delen med dess innerkugg- hjul mekaniskt kan mätas medelst en nedåtriktad rörelse hos kul- kopplingsdelen för att därigenom avbryta strömtillförseln till motorn.

'Det är därför ett ytterligare ändamål med uppfinningen att åstad- komma en elektriskt driven Skruvdragare med en automatiskt vrid- momentkontrollerande mekanism, som omfattar ett centrumkugghjul som är fäst vid en drivaxel som sträcker sig från en kraftkälla, planetkugghjul som är anordnade runt centrumkugghjulet och som uppbäres på en planetmedbringare för att mottaga kraftöverföringen för rotation, en ringformig del som har ett innerkugghjul som samverkar med planetkugghjulen för rotation runt centrumkugg- hjulet, varvid nämnda.ringformiga del vid sin ena ände är stängd för att bilda en kopplingsyta, en cylindrisk mantel i vilken nämnda ringformiga del med innerkugghjul är vridbart an- ordnad, vilken cylindriska mantel är stängd vid sin ena ände med en spindellagerhals, och kopplingsdelar i form av en kula och rulle som är anordnade mellan kopplingsytan hos den ringformiga delen och den stängda änden av den cylindriska manteln, varvid nämnda kulkopplingsdel eftergivligt eller elastiskt uppbäres av en akiellt glidbar flänsförsedd hylsa som är monterad runt_ spindellagerhalsen och som är anordnad att kunna bringas i in- grepp med ett strömställarorgan, samt ett fjäderorgan som är monterat runt den flänsförsedda hylsan för att pressa kulkopp- lingsdelen i riktning uppåt.

Ett sätt att utföra uppfinningen beskrives nedan i detalj med hänvisning till ritningarna, som belyser specifika utförings- former, varvid 7 78Û75Û9°Û Fig. l är en perspektivvy av den elektriskt drivna skruvmejsel- enheten med en automatiskt vridmomentkontrollerande an- ordning enligt uppfinningen, Fig. 2 är en sprängvy av skruvmejselenheten enligt fig. l, Fig. 3 är en sprängvy av en del av skruvmejselenheten enligt fig. 2, Fig. 4 är en längdgenomskärningsvy av den automatiskt vridmo- mentkontrollerande anordningen enligt uppfinningen, 'Fig. 5 är en delvis förstorad genomskärningsvy av den automa- tiskt vridmomentkontrollerande anordningen enligt fig. 4, Fig. 6 är en perspektivvy av innerkugghjulsdelen som finns anordnad inuti den vridmomentkontrollerande anordningen, och varvid Fig. 7 är en genomskärningsvy av den vridmomentkontrollerande mekanismen med ett automatiskt kraftfrânslagningssystem enligt uppfinningen.

Med hänvisning till fig. 1 visas där ett hölje 10 till en elekt- riskt driven skruvmejsel, som innefattar en handtagsdel 12, i vilken en motor 13 finns inrymd, en cylindrisk mantel l4 i vil- ken en kuggväxelenhet l5 finns inrymd, en stympad konisk hyls- omslutare l6 och en lockdel 18 för inställning av fjäderkraften.

Lockdelen l8 har funktionen att omsluta en spännchuck 22 för fastspänning och lösgöring av en mejselspets 20 såsom bäst fram- går av fig. 2, som i sprängskiss visar lägena för locket l8, hylsomslutaren 16 och en flänsförsedd hylsa 17, då dessa delar avlägsnats från manteln 14.

Såsom framgår av fig. 2 och 3 är spännchucken 22 monterad på en drivaxel eller drivspindel 36, som sträcker sig från kugg- växelenheten som är inrymd i= manteln 14. Kuggväxelenheten består typiskt av ett innerkugghjul 28, som är anordnat längs den inre omkretsen av en ringformig del 29, och planetkugghjul 30, som uppbäres på en skivmedbringare 32, medelst axeltappar 34 för att samverka med innerkugghjulet 28 för vridning . 1801509-oj 4 8 och rotation. Skivmedbringaren 32_är_fastsatt vid drivspindeln 36. Planetkugghjulen 30 samverkar vidare med ett centrumkugg- hjul 40 som är fastsatt på en motoraxel 38 som sträcker sig _ från motorn 13. Drivspindeln 36 uppbäres roterbart av en lager- hals 42 som är utformad i ett stycke med manteln 14. Det fram- går således att så länge som innerkugghjulet 28 är i ett fixe- rat läge i förhållande till manteln 14 överföres motorns 13 *vridmoment genom centrukugghjulet 40, planetkugghjulen 30 och ~innerkugghju1et 28 till drivspindeln 36. _Såsom bäst framgår av fig. 6 är den ringformiga delen 29, som inkluderar innerkugghjulet 28, stängd vid sin ena ände för att bilda en kopplingsyta eller greppyta 47, i vilken en radiellt sig sträckande fördjupning 48 är anordnad för att mottaga en 4 rullkopplingsdel 49.

Av fig. 4 och 5 framgår att manteln 14 vid sin ena ände är stängd, men försedd med en öppning 52 för mottagande av en kulkopplingsdel 54. Kulkopplingsdelen 54 har en storlek som medger att kulan 54 kan passera genom öppningen 52, men kulan 54 är delvis frilagd i öppningen 52 såsom bäst visas i fig. 4.

Den flänsförsedda hylsan 17 är monterad koaxiellt och rörligt runt spindellagerhalsen 42 för att fjädrande uppbära kulkopp- lingsdelen 54 på dess flänsdel 58 under inverkan av fjädern såsom beskrivas nedan. Den flänsförsedda hylsan 17 är fritt omsluten av hylsomslutaren 16, som i sin tur är fäst vid manteln 14 med hjälp av ett lämpligt fästorgan. Flänsdelen 58 hos hylsan 17 mottages fritt i ett ringformigt hålrum 60 som är anordnat i hylsomslutaren 16 och den motsatta änden av hylsan 17 är något förlängd ut ur den gängade änden 61 hos hylsomslutaren 16, vid vilken ände lockdelen 18 är påskruvad.

I lockdelen 18 finns en spiralfjäder 62 monterad tillsammans med en ringdel 64 som anpressas i spiralfjäderns 62 axiella riktning. Det inses således att då lockdelen 18 är påskruvad »på hylsomslutaren 16 kommer den ände av den flänsförsedda hylsan 17 som sträcker sig från den gängade änden 61 av hyls- omslutaren att bringas i kontakt med ringdelen 64 så att den 9 i 7807509-0 flänsförsedda hylsan 17 tvingas att glida och förflyttas sig i den riktning som visas med en pil i fig. 4 under inverkan av fjädern 62. Flänsdelen 58 hos hylsan l7 uppbär kulkopplings- delen 54 i öppningen 52 och pressar kulkopplingsdelen i rikt- ning uppåt mot kopplingsytan 47 hos innerkugghjulet 28. Då tryckkraften hos spiralfjädern 62 är högre än det motsatta eller omvända vridmoment som skall appliceras på innerkugg- hjulet 28 tvingas kulkopplingsdelen 54 med ökad kraft från flänsdelen 58 hos hylsan 17 att avbryta ytterligare vridning av rullkopplingsdelen 49 så att den ringformiga delen 29 med dess innerkugghjul 28 fixeras stationärt i förhållande till manteln 14. Den ökade drivkraften hos centrumkugghjulet 40 överföres således direkt till drivspindeln 36.

Då âtdragningen av skruven sker med innerkugghjulet 28 i sitt fixerade läge överföres utgångseffekten från kraftkällan till drivspindeln 36 under den tid som den skruv som skall fast- sättas är under inskruvning. Då åtdragningsoperationen av skruven närmar sig slutet och inskruvningen av skruven upp- hör hastigt överföres den omvända belastningen eller vridmomen- tet genom mejselspetsen 20 - drivspindeln 36 - skivmedbringaren 32 - planetkugghjulen 30 - innerkugghjulet 28 - rullkopplings- delen eller rullgripdelen 49 - :kulkopplingsdelen eller kul- gripdelen 54 - manteln l4 i tur och ordning. När den omvända belastningen eller vridmomentet överstiger ett förutbestämt värde tvingas rullkopplingsdelen 49, som mottages i fördjup- ningen 48 hos den ringformiga delen 29, i den motsatta rikt- ningen som motstâr kraften från fjädern 62 tills den omvända belastningen eller vridmomentet övervinner fjäderkraften. Den flänsförsedda hylsan l7, som uppbär kulkopplingsdelen 54, sänkes eller pressas sedan i riktning nedåt innan rullkopp- lingsdelen 49 passerar över kulkopplingsdelen 54. Som en följd härav blir innerkugghjulet 28 fritt i förhållande till manteln 14 för jämn rotation däri och kraftöverföringen från centrum- kugghjulet 40 avbrytes således för att avsluta rotationen av drivspindeln 36. .,.~_ vsovsos-o ;0 När det omvända vridmomentet appliceras på drivspindeln 36 bringas innerkugghjulet 28 att gå i tomgång inuti manteln 14. med ett ögonblickligt avstannande av kraftöverföringen. Efter- som innerkugghjulet 28 är anordnat i manteln 14 för att snurra jämnt däri, såsom beskrivits, är det enbart innerkugghjulet 28 som noggrant reagerar för det omvända eller motsatta vridmo- mentet. Själva motorn är fortfarande inkopplad för normal rotation utan att motta någon omfattande belastning så att det omvända vridmomentet förbrukas som en kraft för tomgângskör~ ning av innerkugghjulet_28 och som en följd av detta överföres mindre reaktion till operatören med åtföljande mindre mental tfifiïr het ellerpâkänning, men med avsevärd ökning av arbetsprestationen.

En selektiv inställning av det omvända vridmomentet som skall appliceras på innerkugghjulet 28 för dess tomgångskörning kan utföras genom vridning av lockdelen 18 för att justera elastisi- teten hos fjädern 62 som finns monterad i lockdelen l8- Såsom I visas i fig. l är lockdelen l8 försedd med en gradering 65, medan hylsomslutaren l6 är försedd med ett indikeringsstreck 66 för att vrida in värdet på det omvända vridmomentet.

Med hänvisning till fig. 7 pressas den flänsförsedda hylsan 17 i riktning nedåt, när det omvända vridmomentet övervinner fjä- derinverkan från spiralfjädern 62 för att bringas i kontakt med en stång 68 hos en mikrobrytare 70 för avstängning av strömtill- förseln till motorn 13. Sâsom.beskrivits tidigare nedpressas den flänsförsedda hylsan 17 av kulkopplingsdelen 54, när rull- kopplingsdelen 49 passerar på denna.

Enligt denna andra utföringsform av uppfinningen vrides inner- kugghjulet vid mottagandet av det omvända vridmomentet för att avbryta kraftöverföringen och likaså uppmätes rotationen av innerkugghjulet mekaniskt för att bortkoppla strömtillförseln a till motorn, varigenom något alstrande av icke önskvärt obehag- ligt metalliskt oljud kan positivt undvikas, vilket oljud skulle förorsakas av tomgângskörningen av innerkugghjulet efter avslutad âtdragningsoperation. 7807509-0 ll Den ovanstående beskrivningen skall anses som belysande och inte begränsande på uppfinningen eftersom många ändringar och modifieringar kan göras utan att frångâ uppfinningstanken.

Claims (6)

å P a t e n t k r a'v

1. l.. Eldriven skruvdragare, k ä n n e t e c k n a d av en vid sin ena ände sluten mantel (14), en drivspindel (36) vridbart anordnad vid nämnda tillslutna ände och sträckande sig utåt därifrån, en elektrisk motor (12) anordnad i man- teln och med en drivaxel (38), en automatisk planetkopplings- mekanism som förbinder motorns drivaxel (38) och spindeln (36), med ett kugghjulssystem innefattande ett centrumkugg- hjul (40), fast monterat på motorns drivaxel (38), ett fler- tal planetkugghjul (30) anordnade runt centrumkugghjulet (40), vilka uppbäres av en planethjulmedbringare (32), som är för- bunden med spindeln (36) och drivs av centrumkugqhjulet (40), en ringformig del (29) med ett inre kugghjul (28), som sam- verkar med planetkugghjulen (30) för rotation runt centrum- kugghjulet (40), vilken rindformiga del (29) uppvisar en sluten ände till bildning av en yta (47) motsatt mantelns (14) slutna ände, vilken ringformiga yta (47) och tillslutna ände uppvisar eftergivligt inkopplingsbara kopplingselement, som arbetar för att bibehålla nämnda ringformiga del (29) och stationär relativt manteln (14) vid påläggning av ett första vridmoment, som inte överstiger en förutbestämd nivå respektive tillåta rotation av den ringformiga delen (29) i förhållande till nämnda mantel (l4) vid påläggning av ett andra vridmoment, som överskrider nämnda förutbestämda nivå.

2. Skruvdragare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att kopplingsmekanismen innefattar en rullkopplingsdel (49) och en kulkopplingsdel (54) anordnade på de motstående ytorna hos den ríngformiga delen (29) respektive mantelns (14) slutna ände; ' 7 ,5 7807509-o

3. Skruvdragare enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kopplingsytan (47) hos den ringformiga delen (29) är utformad med en radiellt inriktad fördjupning (48) för mottagande av rullkopplingsdelen (49) och att den cylindris- ka mantelns (14) slutna ände är försedd med en öppning (52) för upptagande av kulkopplingsdelen (54).

4. Skruvdragare enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en axiellt rörlig hylsa (17), som omger spindeln (36), vilken sträcker sig ut på andra sidan av mantelns (14) tillslutna ände, vilken hylsa (17) upp- visar en radiellt utåtriktad fläns (58) för samverkan med kula vid nämnda slutna ände och fjäderorgan för att pres- sa hylsan (17) mot nämnda kula (54) och därigenom efter- givligt pressa kulkopplingsdelen mot den ringformiga delens (29) yta.

5. Skruvdragare enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar ett strömställarorgan (70) till motorn (12) och monterad för samverkan med hylsans (17) fläns (58) vid axieirförfiyttning av hylsan (17) , för att därigenom manövrera motorn.

6. Skruvdragare enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k- nad av ett lock (18) lösbart anordnat på manteln (14) och övertäckande spindel (36) och hylsa (l7) varvid fjädern om- fattar en kompressionsfjäder (62), som vid ena änden anlig- ger mot nämnda lock (18) och med sin andra ände mot nämnda hylsa (17).