SE501242C2 - Momentberoende utlösande kopplingsanordning - Google Patents

Description

501 242 2 Ett sätt att lösa detta problem är att införa organ för full separering av kopplingsdelarna omedelbart då kopplingen löser ut för att därigenom förhindra att kopplingen återinkopplas och att momentimpulser genereras.

Exempel på kraftmutterdragare försedda med kopplingar som har pneumatiska kopplingsseparerande organ visas i USA- patenten 2,683,5l2 och 3,487,90l. Båda dessa tidigare kända anordningar innefattar pneumatiska kolv- cylinderanordningar tillordnade den drivande kopplingshalvan och anordnade att förlänga den axiella förskjutningen av den drivande kopplingshalvan efter uppnåendet av kopplingens utlösningspunkt. Ett gemensamt särdrag hos dessa två anordningar är att det momentöverförande ingreppet mellan den drivande och den drivna kopplingshalvan bestäms av lufttrycket som verkar på kolv- cylinderanordningen. Detta gör utlösningsmomentnivån beroende av lufttrycket vilket i vissa fall är en nackdel. Andra gemensamma särdrag hos dessa tidigare kända anordningar är att cylindern hos kolv- cylinderanordningen är utformad som en icke- roterande del av verktygshuset och att trycklufttillförseln därtill fordrar extra utrymme för interna kanaler genom huset eller för extern rördragning.

För samverkan med den icke-roterande cylindern har anordningen enligt USA-patentet 2,683,5l2 ett ganska primitivt kolvarrangemang i vilket kolven bildar en integrerad del av den drivande kopplingshalvan.

Nackdelarna hos denna kända kopplingsutformning är genererandet av friktionskrafter och ett oönskat slitage av kolv- och cylinderytorna, vilket resulterar i en försämrad funktion och en kort livslängd hos 501 242 kopplingsanordningen.

I anordningen som visas i USA-patentet nr 3,487,901 är kolven roterbart lagrad relativt den drivande kopplingshalvan. Detta resulterar i en bättre samverkan mellan kolven och den orörliga cylindern. Det resulterar emellertid också i en ganska komplicerad konstruktion där extra kullager ingår mellan den drivande kopplingshalvan och kolven.

Till skillnad från de ovan beskrivna tidigare kända anordningarna innebär kopplingsanordningen enligt uppfinningen en enkel konstruktion och en tillförlitlig funktion med små friktionskrafter.

Andra särdrag och fördelar hos uppfinningen framgår av den följande detaljbeskrivningen och patentkraven.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj med hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: Fig 1 visar ett längsgående snitt genom en kopplingsanordning enligt uppfinningen och visar kopplingen i dess momentöverförande läge.

Fig 2 är lika med Fig 1 men illustrerar kopplingsanordningen i dess utlösta läge.

Kopplingsanordningen som visas i ritningsfigurerna är avsedd för en pneumatisk mutterdragare och samverkar med en avstängningsventil 10 för drivluft placerad i en tryckluftinloppskanal 11 uppströms om mutterdragarens 501 242 4 motor 12. Avstängningsventilen 10 innefattar ett ventilelement 13 utformat med en ansats 14 för tätande samverkan med ett säte 15 i mutterdragarens hus 16 i och för blockering av en luftmatarkanal 17 ansluten till motorn 12. Ventilelementet 13 är anbragt på den bakre änden av en aktiveringsstång 18 och är försett med en axiellt sig sträckande genomborrning 19 för kontinuerlig En fjäder 20 verkar på ventilelementet 13 i dettas öppningsriktning. lufttillförsel till kopplingsanordningen.

Kopplingsanordningen innefattar vidare en drivande kopplingshalva 22 drivförbunden med motorn 12, en driven kopplingshalva 23 anslutbar till den utgående axeln hos mutterdragaren (icke visad) och ett antal kulor 24 för överföring av vridmoment mellan kopplingshalvorna 22, 23.

Vid sin bakre ände är den drivna kopplingshalvan 23 utformad med ett antal radiellt verkande kamytor 25 för ingrepp med kulorna 24. Vid sin främre ände är den drivna kopplingshalvan 23 utformad med kuggtänder 26 för ingrepp med en reduktionsväxel (icke visad).

Den drivande kopplingshalvan 22 innefattar en bakre rörformig del 28, en vidare framdel 29 innefattande en cylinderkammare 30 och en främre ändvägg 31 infäst i framdelen 29 medelst en gängad ring 32. Ändväggen 31 är utformad med snedställda fickor 33 för förskjutbar lagring av kulorna 24, och ett tryckelement 34 som är tätande styrt i cylinderkammaren 30 är utformat med en konisk kontaktyta 35 för samverkan med kulorna 24.

Den rörformiga delen 28 bildar en tryckluftmatarkanal 36 som ansluter cylinderkammaren 30 till luftinloppskanalen 11 via en central axiell kanal 37 genom motorn 12 och 501 242 5 borrningen 19 i ventilelementet 13.

Tryckelementet 34 är belastat framåt till ingrepp med kulorna 24 av en förspänningsfjäder 38 samt ett antal tryckstänger 39 som sträcker sig in i cylinderkammaren 30 via axiellt riktade borrningar 40 i den drivande kopplingshalvans framdel 29. Fjädern 38 omger den bakre rörformiga delen 28 av den drivande kopplingshalvan 22 och stödjer axiellt mot en ring 41 och en justerbar mutterenhet 42 som är anbragt på en utvändig gänga på den rörformiga delen 28.

Beroende på sin placering mellan kulorna 24 och förspänningsfjädern 38 har tryckelementet 34 en kulsida och en fjädersida, vilka sidor valvis kan trycksättas såsom beskrivs nedan.

Tryckelementet 34 är utformat med ett cylindriskt kjolparti 43 för tätande styrning i cylinderkammaren 30 och en bakre cylindrisk ansats 44 avsedd att tätande ingå i en motsvarande fattning 45 i den drivande kopplingshalvan 22. Ansatsen 44 och fattningen 45 bildar ett första ventilorgan genom vilket trycklufttillförseln till tryckelementets 34 fjädersida styrs.

Ansatsen 44 har en centralt placerad urtagning 46 för uppstödning av den främre änden hos aktiveringsstången 18. Ansatsen 44 är också försedd med ett eller flera genomgående hål 47 för kommunicerande av tryckluft till tryckelementets 34 kulsida.

Cylinderkammaren 30 är försedd med ett antal periferiellt riktade slitsöppningar 48, och tryckelementets 34 kjolparti 43 är på samma sätt utformat med periferiellt 501 242 6 riktade slitsformiga öppningar 49. Dessa öppningar 48, 49 bildar ett andra ventilorgan genom vilket trycksättningen av tryckelementets 34 fjädersida styrs.

Cylinderkammaren 30 är vidare utformad med ett antal periferiella urtagningar 50 vars uppgift är att tillförsäkra tryckutjämning mellan tryckelementets 34 fjädersida och kulsida i kopplingens momentöverförande läge. Se Fig 1.

I drift ansluts mutterdragaren och dess kopplingsanordning till en tryckluftkälla, och tryckluft tillföres avstängningsventilen 10 via en pådragsventil (icke visad) och inloppskanalen 11. Vid den motsatta änden av kopplingsanordningen ansluts den drivna kopplingshalvan 23 till ett skruvförband för åtdragning via en reduktíonsväxel och en utgående axel (icke visad).

Då åtdragningsprocessen påbörjas intar kopplingsanordningens delar de lägen som illustreras i Fig 1. Detta innebär att avstängningsventilen 11 är öppen för att mata tryckluft till motorn 12 via kanalen 17, varvid motorn 12 börjar leverera vridmoment till den drivande kopplingshalvan 22.

Samtidigt leds tryckluft genom borrningen 19 i ventilelementet 13, motorkanalen 37 och matarkanalen 36 för trycksättning av cylinderkammaren 30. Eftersom tryckelementet 34 intar sitt främre läge är det första ventílorganet, som bildas av ansatsen 44 och fattningen 45, öppet och tryckluft inträder i cylinderkammaren 30 på tryckelementets 34 fjädersida. Tryckluft inträder också i cylinderkammaren 30 på tryckelementets 34 kulsida dels genom öppningarna 47 och dels via öppningarna 49 i 501 242 7 tryckelementets kjolparti 43 och urtagningarna 50 i cylinderkammaren 30. I detta läge är tryckelementet 34 tryckbalanserat eftersom tryckluften i matarkanalen 36 verkar på tryckelementets 34 båda sidor.

Det vridmoment som levereras av motorn 12 överförs via kulorna 24 från den drivande kopplingshalvan 22 till den drivna kopplingshalvan 23. Kulorna 24 pressas mot kamytorna 25 hos den drivna kopplingshalvan 23 av fjädern 38 och den koniska ytan 35 på tryckelementet 34. Det bör observeras att det vridmoment som överförs av kopplingsanordningen begränsas till en viss nivå som bestäms av den förspänningskraft som utövas av fjädern 38 och som överförs till tryckelementet 34 via tryckstängerna 39. Denna momentnivå bestäms av inställningen av den justerbara mutterenheten 42 som bildar fjädermothåll. Lufttrycket har ingen betydelse alls för kopplingens utlösningsnivå.

Under huvuddelen av förbandsåtdragningsprocessen roterar hela kopplingsanordningen. Då momentmotståndet från skruvförbandet ökar börjar kamytorna 25 hos den drivna kopplingshalvan 23 att tvinga kulorna 24 utåt i deras fickor 33 och pressar därigenom tryckelementet 34 bakåt mot förspänningskraften hos fjädern 38. Då den önskade slutliga momentnivån uppnås har kulorna 24 nått toppkammarna på kamytorna 25 och det överförda momentet kan inte stiga ytterligare. Vid fortsatt rotation av den drivande kopplingshalvan 22 passerar kulorna 24 över dessa toppkammar och kopplingen är utlöst.

Vid kopplingens utlösningspunkt har emellertid tryckelementet 34 förskjutits bakåt till ett läge där ansatsen 44 tätande ingår i fattningen 45, och öppningen 501 242 8 49 i kjolpartiet 43 börjar sammanfalla med öppningarna 48 i cylinderkammaren 30. Detta resulterar inte endast i att trycklufttillförseln till tryckelementets 34 fjädersida upphör utan att den övre delen av kammaren 30 avluftas genom dränering till atmosfären. Tryckelementets 34 kulsida är dock fortfarande trycksatt genom kontinuerlig trycklufttillförsel genom öppningarna 47.

Från den punkt där ansatsen 44 börjar sitt inträde i fattningen 45 och öppningarna 48, 49 börjar sammanfalla avbryts tryckbalansen på tryckelementet 34 och en luftkraft som är tillräckligt stark att ytterligare komprímera fjädern 38 förskjuter tryckelementet 34 ytterligare bakåt tills det senare anligger mot cylinderkammarens 34 övre ändvägg. I detta läge har den koniska kontaktytan 35 hos tryckelementet 34 förskjutits bort från kulorna 24 tillräckligt långt för att förhindra dessa att åter ingripa med kamytorna 25. I detta läge är kopplingen helt isärkopplad. Se Fig 2.

Då tryckelementet 34 förskjuts till sitt isärkopplade läge av luftkraften förskjuts också aktiveringsstången 18 bakåt vilket medför att avstängningsventilen 10 stänger.

Luftmatarkanalen 17 till motorn 12 stängs därvid och motorn 12 slutar rotera. Det bör påpekas att borrningen 19 i ventilelementet 13 fortfarande är öppen för mata tryckluft till cylinderkammaren 30 för att därigenom upprätthålla luftkraften på tryckelementet 34 i riktning mot det isärkopplade läget. Detta är ett viktigt särdrag hos kopplingsanordningen, ty vid åtdragning av mycket stumma skruvförband, dvs. skruvförbande som har en mycket brant momenttillväxt per rotationsvinkel, uppnås utlösningsmomentnivån mycket tvärt och vid en hög rotationshastighet hos anordningens roterande delar, 501 242 9 varvid den kinetiska energin hos dessa delar skulle förorsaka en förlängd rotation med en eller flera återinkopplingar av kopplingkulorna 24 som resultat.

Eftersom detta skulle förorsaka oönskade momentimpulser efter utlösningen är det viktigt att kopplingen hålls i sitt fullt isärkopplade läge också efter stängningen av luftavstängningsventilen 10. Tryckelementet 34 hålls alltså i sitt tillbakadragna läge så länge tryckluft tillföres genom inloppskanalen 11 via pådragsventilen (icke visad).

Då emellertid pådragsventilen stängs avbryts luftkraften som verkar på tryckelementet 34 och den kraft som utövas av fjädern 38 kommer att återföra tryckelementet 34 till dess främre kulanliggande läge. Det första ventilorganet som bildas av ansatsen 44 och fattningen 45 öppnas på nytt och det andra ventilorganet som bildas av slitsöppningarna 48, 49 i cylinderkammaren 30 respektive kjolpartiet 43 stängs. Kopplingsanordningen är därmed återställd för att överföra moment upp till en förutbestämd nivå. Då tryckelementet 34 återförts till sitt kulanliggande läge ställer fjädern 20 om avstängningsventilen 10 till öppet läge. Motorn 12 kan nu åter startas för ytterligare en åtdragningscykel.

Claims (6)

501 242 10 Patentkrav

1. Momentberoende utlösande kopplingsanordning för en pneumatisk mutterdragare innefattande ett hus (16) med en luftinloppskanal (11), en luftmotor (12), och en utgående axel, innefattande en drivande kopplingshalva (22) ansluten till motorn (12) och försedd med fickor (33) för tvâ eller fler momentöverförande kulor (24), en axiellt verkande förspänningsfjäder (38), och ett axiellt förskutbart tryckelement (34) uppvisande en mot kulorna (24) vänd sida och en mot förspänningsfjädern (38) vänd sida och anordnad att överföra förspänningsfjäderns (38) kraft till kulorna 24, samt en driven kopplingshalva (23) förbunden med den utgående axeln och uppvisande kamytor (25) för ingrepp med kulorna (24), k ä n n e t e c k n a d a v att den drivande kopplingshalvan (22) innefattar en cylinderkammare (30) och en luftmatningskanal (36) för anslutning av cylinderkammaren (30) till luftinloppskanalen (11), att tryckelementet 34 uppvisar ett cylindriskt parti (43) för tätande styrning i cylinderkammaren (30), och att ventilorgan (44, 45, 48, 49) är tillordnade tryckelementet (34) och den drivande kopplingshalvan (22) och anordnade att styra trycklufttillförseln till tryckelementet (34) för åstadkommande av en kraft för komprimering av förspänningsfjädern (38) efter en viss initialrörelse av tryckelementet (34) åstadkommen av kulorna (24) vid utlösning av kopplingen.

2. Kopplingsanordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att ventilorganen (44, 45 48, 49) är anordnade att samtidigt förbinda tryckelementets (34) mot kulorna (24) vända sida och mot 501 242 ll förspänningsfjädern (38) vända sida till luftmatningskanalen (36) för tryckbalansering av tryckelementet (34) vid överförda momentnivåer understigande utlösningsmomentnivån hos kopplingen och att tryckavlasta tryckelementets (34) mot förspänningsfjädern (38) vända sida då utlösningsmomentnivån uppnås.

3. Kopplingsanordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att tryckelementet (34) innefattar ett kanalorgan (47) för kontinuerlig förbindning av tryckelementets (34) mot kulorna (24) vända sida till luftinloppskanalen (34), att nämnda ventilorgan (44, 45, 48, 49) innefattar ett första ventilorgan (44, 45) som i öppet läge ansluter tryckelementets (34) mot förspänningsfjädern (38) vända sida till inloppskanalen (36), och ett andra ventilorgan (48, 49) som i öppet läge ansluter tryckelementets (34) mot förspänningsfjäderns (38) vända sida till atmosfären, varvid det första ventilorganet (44, 45) och det andra ventilorganet (48, 49) är anordnade att icke kunna öppnas samtidigt.

4. Kopplingsanordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att tryckelementet (34) innnefattar ett cylindriskt kjolparti (43) för tätande samverkan med cylinderkammaren (30), och nämnda andra ventilorgan (48, 49) innefattar åtminstone en periferiellt riktad slits (48) i cylinderkammarens (30) vägg och minst en periferiellt riktad slits (49) anordnad på tryckelementets kjolparti (43) och anordnad att sammanfalla med nämnda slits (48) i cylinderkammarens (30) vägg i öppet läge hos nämnda andra ventilorgan (48, 49) . 501 242 12

5. Kopplingsanordníng enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att förspänningsfjädern (38) är placerad utanför cylinderkammaren (30) och ett antal tryckstänger (39) som sträcker sig genom borrningar (40) i den drivande koppingshalvan (22) in i cylinderkammaren (30) är anordnade att överföra förspänningsfjäderns (38) kraft till tryckelementet (34).

6. Kopplingsanordning enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d a v att tryckelementet (34) bildar axiellt stöd för en aktiveringsstång (18) som sträcker sig axiellt genom den drivande kopplingshalvan (22) och motorn (12) och som är ansluten till en luftavstängningsventil (10) anordnad i luftinloppskanalen (11).