SE506767C2

SE506767C2 - Power nut runner with torque limit release clutch

Info

Publication number: SE506767C2
Application number: SE9603347A
Authority: SE
Inventors: Erik Roland Rahm
Original assignee: Atlas Copco Tools Ab
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 1998-02-09
Also published as: SE9603347D0; SE9603347L

Abstract

The power nut runner comprises two consecutive planetary reduction gearings (12) and a torque limiting release clutch (13) positioned between a common ring gear (25) of the reduction gearings and the tool housing (11). The ring gear is tubular in shape and has an outer annular shoulder (41) at its one end carrying cam teeth for cooperation with a spring biased thrust element (45) via balls (43) and cam surfaces. The thrust element encircles the ring gear and is rotationally locked relative to the housing via a ball spline connection. The ring gear is provided with a rotation detector, a signal producing device located on the outside of the housing and an activation member which is movably supported in a radial opening in the housing and arranged to transfer an activation movement from the rotation detector to the signal production device upon release of the clutch.

Description

506 767 utplacerat verktygshandtag bidrar till att underlätta för operatören att motverka reaktionsmomentet. 506 767 deployed tool handles help facilitate the operator to counteract the reaction moment.

I motsats till vinkelmutterdragare måste ett rakt verktyg av pistoltyp vara kortare för att underlätta en bekväm och effektiv hantering av verktyget och för att reducera vikten. Det problem till vilket uppfinningen utgör en lösning uppstår då man använder dessa tidigare kända typer av reduktionsväxlar/kopplingsmekanismer i verktyg av pistoltyp. De axiella dimensionerna för verktygshuset tenderar till att bli för stora för att tillmötesgå kraven på ett hanterbart verktyg.Unlike angle nutrunners need a straight tool of pistol type be shorter to facilitate a comfortable and efficient handling of the tool and to reduce the weight. The problem to which the invention constitutes a solution arises when using these previously known types of reduction gears / clutch mechanisms in tools of pistol type. The axial dimensions of the tool housing tend to be too large to meet the requirements on a manageable tool.

Huvudändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en kraftmutterdragare av ovan beskriven typ i vilken reduktionsväxeln/kopplingsmekanismen är axiellt mycket kompakta för att nedbringa totallängden hos verktyget.The main object of the invention is to provide one power nutrunners of the type described above in which the reduction gear / clutch mechanism is axially much compact to reduce the overall length of the tool.

Andra ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.Other objects and advantages of the invention will become apparent from it the following description and claims.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj med hänvisning till bifogade ritning.A preferred embodiment of the invention is described below in detail with reference to the accompanying drawing.

Ritningsförteckning: Fig 1 visar ett längsgående snitt genom framdelen hos en kraftmutterdragare enligt uppfinningen.Drawing list: Fig. 1 shows a longitudinal section through the front part of a power nutrunner according to the invention.

Fig 2 visar en delsektion genom kraftmutterdragaren som visas i Fig 1, dock placerad i ett annat plan.Fig. 2 shows a partial section through the power nutrunner which shown in Fig. 1, however, placed in another plane.

Fig 3 visar en sidovy av utlösningskopplingen som ingår i kraftmutterdragaren som visas i Fig 1. 506 767 Mutterdragaren som visas i ritningsfigurerna innefattar en motorenhet 10 av vilken endast den främre delen visas i Fig 1. Eftersom motorenheten 10 inte utgör någon del av uppfinningen bedöms en detaljbeskrivning därav icke nödvändig och är därför utelämnad frán denna beskrivning.Fig. 3 shows a side view of the release coupling included in the power nutrunner shown in Fig. 1. 506 767 The nutrunner shown in the drawing figures includes a motor unit 10 of which only the front part is shown in Figs 1. Since the motor unit 10 does not form part of the invention, a detailed description thereof is not considered necessary and is therefore omitted from this description.

Till motorenheten 10 är fastbultat ett hus 11 för reduktionsväxeln 12 och en momentbegränsande utlösningskoppling 13. En utgående axel 14 är ansluten till motorenheten 10 via reduktionsväxeln 12 och är försedd med en chuck 15 för anslutning av ett verktyg för sammankoppling med ett skruvförband. I sin främre ände är huset 11 försett med en ändvägg 16 i vilken den utgående axeln 14 är'roterbart lagrad. Ãndväggen 16 är utformade med ett invändigt halsparti 17 för skapande av en god styrning av den utgående axeln 14. En bussning 18 vid ändväggens 16 främre del bildar lager för den utgående axeln 14 och är utformad med en ringformig ansats för överföring av axialkrafter frán spindeln 14 till huset 11. En làsring 19 och en stötabsorberande eftergivlig ring 20 är monterade på spindeln 14 för samverkan med ansatsen pà bussningen 18. I den motsatta riktningen är spindeln 14 axiellt läst av en lásring 21 samverkande med den inre änden av ändväggens halsparti 17.A housing 11 is bolted to the motor unit 10 reduction gear 12 and a torque limiter tripping coupling 13. An output shaft 14 is connected to the motor unit 10 via the reduction gear 12 and is provided with a chuck 15 for connecting a tool for connection with a screw connection. At its front end is the housing 11 provided with an end wall 16 in which it exits the shaft 14 is rotatably mounted. The end wall 16 is designed with an inner neck portion 17 for creating a good guide of the output shaft 14. A bushing 18 at the end wall 16 front part forms bearings for the output shaft 14 and is designed with an annular shoulder for transferring axial forces from the spindle 14 to the housing 11. A locking ring 19 and a shock absorbing resilient ring 20 is mounted on the spindle 14 for co-operation with the shoulder on the bushing 18. I in the opposite direction, the spindle 14 is axially read by one locking ring 21 cooperating with the inner end of the end wall neck part 17.

Husets 11 bakre ände innefattar en ändvägg 22 som är fastsatt pà motorenheten 10 medelst skruvar 23. Ãndväggen 22 är utformad med en kulbana 24 för rotationsstyrning av en rörformig kuggkrans 25 via ett antal kulor 26 i samverkan med en kulbana 27 på kuggkransen 25.The rear end of the housing 11 includes an end wall 22 which is attached to the motor unit 10 by means of screws 23. the end wall 22 is formed with a ball path 24 for rotation control of a tubular ring gear 25 via a number of balls 26 in interaction with a ball track 27 on the ring gear 25.

Reduktionsväxeln 12 innefattar två efter varandra placerade planetväxlar för vilka kuggkransen 25 utgör ett gemensamt element. Planetväxlarna innefattar ett solhjul 28 monterat pá motorenhetens utgående axel 29, en första uppsättning planethjul 30, en planethjulsbärare 31 formad i ett stycke 506 767 ' . * med ett andra solhjul 32, en andra uppsättning av planethjul 33 samt en andra planethjulshàllare 34 förbunden med den utgående axeln 14.The reduction gear 12 comprises two placed one after the other planetary gears for which the gear ring 25 forms a common element. The planetary gears comprise a sun gear 28 mounted on the output shaft 29 of the motor unit, a first set planet gear 30, a planet gear carrier 31 formed in one piece 506 767 '. * with a second sun gear 32, a second set of planet gear 33 and a second planet gear holder 34 connected with the output shaft 14.

Planetväxlarna är axiellt innefattade mellan två ändbrickor 35, 36 upp stödda av två lásringar 37, 38 fastmonterade på kuggkransen 25.The planetary gears are axially enclosed between two end plates 35, 36 supported by two locking rings 37, 38 mounted on the gear ring 25.

Kuggkransen 25 är i huvudsak rörformig och har en yttre cylindrisk yta 40 och en ringformig ansats 41. Se Fig 3.The gear ring 25 is substantially tubular and has an outer cylindrical surface 40 and an annular shoulder 41. See Fig. 3.

Denna ansats 41 är försedd med tre axiellt riktade och lika fördelade kamtänder 42 som tillsammans med tre kulor 43 och tre motsvarande kamytor 44 pá ett ringformigt tryckelement 45 bildar den momentöverförande kopplingen 13. Dessa kamytor 44 är utformade med tre fördjupningar 46 i den bakre ringformiga ändytan på tryckelementet 45. Se Fig 3.This shoulder 41 is provided with three axially directed and equal distributed comb teeth 42 which together with three balls 43 and three corresponding cam surfaces 44 on an annular pressure element 45 forms the torque transmitting clutch 13. These cam surfaces 44 are formed with three recesses 46 therein rear annular end surface of the pressure element 45. See Fig. 3.

Tryckelementet 45 är axiellt rörligt i huset 11 men läst mot rotation medelst en kulspársförbindning. Den senare innefattar tre axiellt riktade rännor 47 anordnade pá utsidan av tryckelementet 45, tre slitsar 48 i huset ll, samt tre kulor 49 ingripande med rännorna 47 och slitsarna 48. Ett cirkulärt band 50 som är monterat pá utsidan av huset ll och låst av en làsring 51 täcker slitsarna 48 och förhindrar därmed kulorna 49 från att falla ut. Kulorna 49 är insatta från utsidan av huset 11 efter avlägsnande av làsringen 51 och sidoförskjutning av bandet 50.The pressure element 45 is axially movable in the housing 11 but read against rotation by means of a ball groove connection. The latter comprises three axially directed grooves 47 arranged on the outside of the pressure element 45, three slots 48 in the housing 11, and three balls 49 engaging the grooves 47 and the slots 48. A circular band 50 mounted on the outside of the housing 11 and locked by a locking ring 51 cover the slots 48 and thus preventing the balls 49 from falling out. Bullets 49 are inserted from the outside of the housing 11 after removal of the locking ring 51 and lateral displacement of the strap 50.

Såsom visas i ritningsfigurerna har tryckelementet 45 en större diameter än den yttre cylindriska ytan 40 och omsluter denna. Tryckelementet 45 är därigenom placerat utikring kuggkransen 25 liksom också det bakre ändpartiet av en tryckfjäder 53 som verkar mellan tryckelementet 45 och ett justerbart stöd 52 vid husets ll främre ände.As shown in the drawing figures, the pressure element 45 has a larger diameter than the outer cylindrical surface 40 and encloses this. The pressure element 45 is thereby placed around the ring gear 25 as well as the rear end portion of a compression spring 53 acting between the compression member 45 and an adjustable support 52 at the front end of the housing 11.

Fjäderns 53 kraft på tryckelementet 45 utövar en ställkraft på utlösningskopplingen 13. Denna justerbara ställkraft 506 76? tillsammans med den speciella formen hos kamytorna 44 och kamtänderna 42 är avgörande för den momentnivà därh kopplingen löser ut.The force of the spring 53 on the pressure element 45 exerts an adjusting force on the tripping coupling 13. This adjustable adjusting force 506 76? together with the special shape of the cam surfaces 44 and the comb teeth 42 are decisive for the torque level there the clutch trips.

Vid sin bakre periferi är kuggkransen 25 försedd med tre radiellt utstickande pinnar 55 placerade på lika stort vinkelavstånd från varandra. I en öppning 56 i huset 11 är en kula 57 rörligt styrd, och på utsidan av huset 11 är monterad en signalproducerande mikrobrytare 58. En hävarm 59 som är ledbar kring en pinne 60 är anordnad att överföra aktiveringsrörelse från kulan 57 till mikrobrytaren 58.At its rear periphery, the ring gear 25 is provided with three radially protruding pins 55 placed on equal size angular distance from each other. In an opening 56 in the housing 11 is a ball 57 movably guided, and on the outside of the housing 11 is mounted a signal producing microswitch 58. A lever 59 which is hinged around a pin 60 is arranged to transmit activating movement from the ball 57 to the microswitch 58.

Mikrobrytaren 58 är ansluten till en elektronisk styrenhet för styrning av verktygets arbete. Denna kontrollenhet utgör inte någon del av denna uppfinning och är därför icke ytterligare beskriven i denna beskrivning.The microswitch 58 is connected to an electronic control unit for controlling the work of the tool. This control unit does not form part of this invention and is therefore not further described in this specification.

Under mutterdragarens drift är den utgående axeln 14 ansluten till ett skruvförband avsett för átdragning via en chuck 15 och ett verktyg anslutet därtill. Rotationskraften tillföres från motorenheten 10 via axel 29, och en hastighetsreducering åstadkommes av de två efter varandra placerade planetväxlarna innan rotationskraften når den utgående axeln 14.During the operation of the nutrunner, the output shaft is 14 connected to a screw connection intended for tightening via a chuck 15 and a tool connected thereto. The rotational force supplied from the motor unit 10 via shaft 29, and a speed reduction is achieved by the two in succession placed the planetary gears before the rotational force reaches it output shaft 14.

Då momentmotståndet från skruvförbandet stiger ökar reaktionsmomentet från planetväxlarnar på kuggkransen 25.As the torque resistance from the screw connection increases, it increases the reaction moment from the planetary gears on the ring gear 25.

Detta innebär att kuggkransen 25 tenderar att börja rotera, men förhindras från detta av kopplingen 13. Kuggkransen 25 förblir stationär och kopplingen fortsätter att överföra reaktionsmoment från kuggkransen 25 till huset 11 så länge tryckkraften hos fjädern 53 förmår att förhindra tryckelementet 45 från att röra sig axiellt som resultat av samverkan av kamtänderna 42, kulorna 43 och kamytorna 44. 506 767 Då den avsedda utlösningsniván hos kopplingen 13 uppnås ger emellertid fjädern 53 efter till ett läge där kamtänderna 42 kan passera förbi kulorna 43 och kuggkransen är fri att rotera relativt tryckelementet 45 och huset 11. Kulorna 43 blir kvar i urtagningarna 46 i tryckelementet 45 under den relativa rotationen mellan kuggkransen 25 och tryckelementet 45.This means that the ring gear 25 tends to start rotating, but is prevented from this by the coupling 13. The gear ring 25 remains stationary and the clutch continues to transmit reaction torque from the ring gear 25 to the housing 11 for so long the compressive force of the spring 53 is able to prevent the pressure element 45 from moving axially as a result of interaction of the comb teeth 42, the balls 43 and the cam surfaces 44. 506 767 When the intended release level of the clutch 13 is reached, the however, the spring 53 follows to a position where the comb teeth 42 can pass the balls 43 and the ring gear is free to rotate relative to the pressure member 45 and the housing 11. The balls 43 remains in the recesses 46 in the pressure element 45 below it relative rotation between the ring gear 25 and the pressure element 45.

Vid rotation av kuggkransen 25 vid kopplingens utlösningspunkt kommer en av pinnarna 55 till ingrepp med kulan 57 för att förflytta denna utåt. Denna aktiveringsrörelse överförs via hävarmen 59 till mikrobrytaren 58 som avger en elektrisk signal till styrenheten för àstadkommande av avstängning av mutterdragarens motor.When rotating the ring gear 25 at the clutch release point, one of the pins 55 engages the ball 57 to move it outwards. This activation movement is transmitted via the lever 59 to the microswitch 58 which emits an electrical signal to the control unit for effecting the shutdown of nutrunner motor.

Var och en av pinnarna 55 är så placerade i relation till kamtänderna 42 att aktiveringen av mikrobrytaren 58 via kulan 57 och hävarmen 59 inte sker förrän tänderna 42 har nått eller just passerat toppen av kulorna 43, dvs då momentöverföringen genom kopplingen har just upphört.Each of the pins 55 is so placed in relation to cam teeth 42 that the activation of the microswitch 58 via the ball 57 and the lever 59 do not occur until the teeth 42 have reached or just passed the top of the balls 43, ie then the torque transmission through the clutch has just stopped.

Beroende pà deh aktuella rotationshastigheten hos mutterdragarens motor och andra roterande delar hos verktyget vid avstängningspunkten fortsätter kuggkransen 20 att rotera ett stycke innan den stannar helt. Om hastigheten är hög vid utlösningspunkten hos kopplingen 13, vilket är fallet vid àtdragning av s.k. stumma förband, kommer kamtänderna 42 pà kuggkransen att även passera över nästa ingreppspunkt med kulorna innan den stannar. Eftersom motorn stängs av i det första utlösningsläget hos kopplingen överförs inget drivande moment i det andra kulingripande läget hos kuggkransen 25, dessutom är rörelseenergin hos de roterande delarna väsentligt reducerad vilket innebär att ett eventuellt andra kopplingsingrepp inte förorsakar något momentöverskott. 506 767 Den ovan beskrivna mutterdragaren är avsedd att drivas av en elektrisk motor med mikrobrytaren ansluten till” motorspänningsstyrande organ av någon lämplig typ.Depending on the current rotational speed of the nutrunner's motor and other rotating parts of the tool at the shut-off point, the gear ring 20 continues to rotate a piece before it stops completely. If the speed is high at the release point of the clutch 13, which is the case when tightening the so-called dumb bandages, the cam teeth 42 on the ring gear will also pass over the next point of engagement with the bullets before stopping. Since the engine is switched off in the first tripping position of the clutch is not transmitted any driving moment in the other ball engaging position of the gear ring 25, in addition is the kinetic energy of the rotating parts substantially reduced which means a possible second clutch engagement does not cause any torque excess. 506 767 The nutrunner described above is intended to be driven off an electric motor with the microswitch connected to " motor voltage control means of any suitable type.

Uppfinningen är speciellt lämplig för tillämpning vid batteridrivna mutterdragare. I dessa fall är motorstyrorganen placerade i själva verktyget.The invention is particularly suitable for application to cordless nutrunners. In these cases is the engine controls located in the tool itself.

Uppfinningen är emellertid inte begränsad till en mutterdragare uppvisande en elektrisk motor utan kan lika väl tillämpas vid mutterdragare försedda med pneumatiska motorer. I detta fall är mikrobrytaren förbunden med en extern elektrisk styrenhet genom vilket trycklufttillförseln kontrolleras för att åstadkomma en korrekt avstängningstidpunkt hos motorn vid utlösning av kopplingen 13.However, the invention is not limited to one nutrunner having an electric motor but can equal well applied to nutrunners fitted with pneumatic engines. In this case, the microswitch is connected to one external electrical control unit through which the compressed air supply is controlled to provide one correct shut-off time of the engine when triggering clutch 13.

Claims

sne 767 - V _. .

A power nutrunner comprising a housing (11), a rotary motor, a reduction gear (12) comprising one or more planetary gears, and a torque limiting release coupling (13) arranged between a ring gear (25) of said one or more planetary gears and the housing (11), wherein the ring gear (25) is rotatable but axially immovably arranged relative to the housing (11) and provided with a first axially directed cam member (42), an annular axially movable pressure element (45) provided with a second cam member (44), a locking member (47-) 49) for rotationally locking said pressure element (45) relative to the housing (11), a spring member (53) exerting an axial pressure load on said pressure element (45), and two or more rolling elements (43) placed between said pressure element (45) and said toothed ring (25) for engaging said first and second cam members (42, 44) under said compressive force, characterized in that said ring gear (25) is substantially tubular and provided with a cylindrical outer surface (40), said pressure element (45) having a larger diameter than the ring gear (25) and enclosing said cylindrical surface (40), said ring gear (25) being formed with an annular shoulder (41) extending radially outwardly from said cylindrical surface (40) and comprising said first cam means (42).

Power nutrunner according to claim 1, characterized in that said gear ring (25) is provided with a rotation sensing means (55), a signal producing means (58) located on the outside housing (11), and an actuating means (57) movably controlled in a radial opening (56) in the housing (11) and arranged to transmit an activating movement from said rotation sensing means (55) to said signal producing means (58) upon release of the clutch (13). sus 767

Power nutrunner according to claim 2, characterized in that said rotation sensing means (55) has one or more radially extending pins (55) mounted on said ring gear (25), and that said actuating means (57) comprises a ball which on its one side engages with said pins (55) and on its other side with said signal producing means (58).

Power nutrunner according to any one of claims 1-3, characterized in that said gear ring (25) is common to the two planetary gears placed one after the other.

Power nutrunner according to any one of claims 1-4, characterized in that said locking means (47-49) comprise two or more axially directed grooves (47) on the outer periphery of the pressure element (45), two or more axially extending slots (48) in the housing (11), and two or more balls (49) engaging said slots (48) on the pressure element (45) and the housing (11) to form a ball groove connection between the pressure element (45) and the housing (11).