SE508906C2 - Momentimpulsverktyg med automatisk kraftavstängning - Google Patents

Description

96713-980414 508 906 sådana fall förstärks den första impulsen av ett mycket snabbt och abrupt stigande momentmotständ i förbandet.

Vid skruvförband med en brant momenttillväxtkarakteristik föreligger också risken att den allra först avgivna momentimpulsen blir så kraftig att den önskade målmomentnivàn för skruvförbandet passeras och ett icke önskvärt momentöverskott förorsakas.

I det ovan nämnda USA-patentet 5,082,066 visas en hastighetsberoende mekanism för blockering av tröghetsaktivatorn vid rotationshastigheter över en bestämd nivå. Detta innebär att aktiveringanordningen är förhindrad att aktiveras vid den första momentimpulsen och att problemet med att få en för tidig kraftavstängning undanröjs. Vid impulser som genereras efter denna första impuls är rotationshastigheten och rörelseenergin hos verktygets roterande delar förhållandevis låg och energin per impuls är också mycket lägre. Därför avaktiveras således blockeringsmekanismen och tröghetsaktivatgorn är fri att initiera kraftavstängning.

Problemet med erhàllandet av en alltför kraftig första impuls och därmed ett oönskat momentöverkott undviks emellertid inte genom denna kända anordning. Det finns inga organ införda för att reducera energin hos den allra första momentimpulsen.

Huvudändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett momentimpulsverktyg innefattande organ för uppnäende av en reducerad hastighet och avgiven effekt hos motorn under det inledande stadiet av varje åtdragningsprocess för att därigenom reducera rörelseenergin hos motorn och impulsgeneratorn vid den allra första momentimpulsen så att ett oönskat momentöverskott och/eller en för tidig kraftavstängning undviks. 96713-980414 508 906 b) Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den följande beskrivningen och patentkraven.

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

Ritningsförteckning: Fig 1 visar en sidovy av ett momentimpulsverktyg enligt uppfinningen.

Fig 2a visar ett längsgående snitt genom den kraftsstyrande sektionen av verktyget i Fig 1 och illustrerar ett delflödesläge hos luftinloppsventilen.

Fig 2b visar samma snitt som Fig 2a men illustrerar luftinloppsventilens öppna läge.

Fig 2c visar samma snitt som Fig 2a men illustrerar luftinloppsventilens stängda läge.

Fig 3 visar ett tvärsnitt längs linjen III-III i Fig 2a.

Fig 4 visar ett tvärsnitt längs linjen IV-IV i Fig 2a.

Fig 5 visar ett tvärsnitt längs linjen V-V i Fig 2a.

Verktyget som visas i Fig 1 är en portabel kraftskruvdragare av pistoltyp innefattande ett hus 10 med ett handtag 11, en motorsektion 12, en transmissionssektion 13 och en kraftstyrningssektion 14. Verktyget förses med tryckluft via en inloppsanslutning 15 på handtaget 11, en pådragsventil manövrerad med en tangent 16 och en inloppskanal 17. På handtaget är också placerat en reverseringsventil 21 för omställning av verktygets 96713-980414 508 906 rotationriktning. En utgående axel 18 med en fyrkantände är avsedd att uppbära en mutterhylsa för anslutning till skruvförband för åtdragning.

I transmissionssektionen finns anordnat en momentimpulsgenerator (icke visad) som är av konventionell typ, lamell- eller kolvtyp, och uppvisar den utgående axeln 18 som en integrerad del. Impulsgeneratorn omvandlar det kontinuerliga avgivna momentet från motorn till repeterande momentimpulser för påförande på skruvförbandet för åtdragning.

Motorsektionen 12 innefattar en luftmotor av lamelltyp av någon vanligen använd konstruktion och beskrivs inte i detalj. Motorns rotor är vid sin ena ände fast förbunden med impulsgeneratorn och vid sin motsatta ände en med retardationsberoende aktiveringsanordning 19. Den senare bildar del av en automatisk kraftstyranordning innefattande en tryckluftinloppsventil 20 som kommunicerar med motorn via en matarkanal 22 i huset 10.

Inloppsventilen 20 innefattar ett platt cylindriskt ventilelement 24 som är tätande styrt i en ventilkammare 25 placerad vid husets 10 bakre ände i ett koaxiellt förhållande till motorns rotationsaxel. Ventilelementet 24 är axiellt uppstött av ett huvud 26 hos ett förbindelseorgan eller aktiveringspinne 27 och en återställarfjäder 28 vilken stöder mot en tvàrgående vägg 29 i huset 10. Ventilelementet 24 är inte fastsatt på aktiveringspinnens huvud 26 men kan röra sig separat i ventilkammaren 25.

Ventilkammaren 25 är koppformig och uppvisar en bakre ändvägg 31 och ett rörformigt styrparti 32 med en koncentrisk utloppsöppning 30. Det rörformiga partiet 32 uppvisar två små inloppsöppningar 33 (endast en är visad i 96713-980414 508 906 Fig 2a, 2b, 2c) placerade intill den bakre ändväggen 31.

Ventilkammaren 25 uppvisar dessutom tre stora slitsformiga inloppsöppningar 34 placerade på en gemensam axiell nivå åtskild från de små öppningarna 33 samt tre axiellt riktade luftmatningsspår 35 placerade mellan de stora öppningarna 34. Se Fig 3. Vart och ett av luftmatningsspàren 35 uppvisar ett parti 35a med reducerad area och placerat intill ändväggen 31. Ändamålet med dessa partier är att skapa ett lämpligt tryckfall över ventilelementet 24 i den senares delflödesläge. Vid sin främre ände anligger det rörformiga ventilkammarpartiet 32 mot en ansats 37 i huset lO. Ansatsen 37 bildar ventilsäte för tätande samverkan med ventilelementet 24.

Den retardationsberoende aktiveringsanordningen 19 innefattar ett nav 38 vilket är fast monterat på motorns rotor via ett hylsparti 36 och som är utformat med en koaxiell genomgående borrning 39. I en tvärgående borrninc 40 i navet 38 är rörligt styrd ett spärrelement 42 vilkwt uppvisar en tvärgående öppning 43, samt en ställfjäder 44.

Såsom visas i Fig 5 belastas spärrelementet 42 av fjädern 44 till anliggning mot en L-formig tröghetsaktivator 45.

Den senare är rörligt monterad på en lagertapp 46 vilken är placerad parallellt med men sidoförskjutet i förhållande till motorns rotationsaxel. Såsom illustreras i Fig 5 är tröghetsaktivatorn 45 fjäderbelastad mot sitt viloläge av en fjäder 48. Denna är inspänd mot en justerbar stödplugg 49 som är ingängad i en andra tvärgående borrning 50 i navet 38.

Rörligt styrd på samma lagertapp 46 som tröghetsaktivatorn 45 och placerad i ett plan parallellt med tröghetsaktivatorn 45 är en andra retardationsberoende roterbar tröghetskropp eller spärr 51. En fjäderpàverkad tryckpinne 52 är anordnad att pressa den roterbara spärren 51 mot dess viloläge, såsom illustreras i Fig 4. Den 96713-980414 508 906 roterbara spärren 51 är utformad med en ansats 53 för samverkan med den främre änden på den ventilaktiverande pinnen 27.

I drift är verktyget anslutet till en tryckluftkälla via inloppsanslutningen 15 liksom till en skruvförband för åtdragning medelst en mutterhylsa anbringad på den utgående axeln 18. Då ett åtdragningsarbete skall påbörjas intar ventilelementet 24 det läge som visas i Fig 2a, varvid ventilelementet 24 är belastat av tryckluften i den bakre delen av ventilkammaren 25 mot huvudet 26 hos aktiveringspinnen 27. I detta läge tillförs tryckluft till ventilkammaren 25 via inloppskanalen 17 och de små öppningarna 33. De stora inloppsöppningarna 34 täcks av ventilelementet 24. Kraften hos återställarfjädern 28 är lägre än luftkraften som nu verkar på ventilelementet 24, och den resulterande kraften på aktiveringspinnen 27 pressar den senare axiellt i riktning mot aktiveringsanordningen 19.

Vid själva starten av åtdragningsförloppet är rotationshastigheten noll och inga momentimpulser har genererats. Tröghetsaktivatorn 45 tillsammans med spärrelementet 42 liksom den roterbara spärren 51 intar sina vilolägen, såsom illustreras i figurerna 2a, 4 och 5, vilket innebär att aktiveringspinnen 27 är ändvis uppstödd på ansatsen 53 hos den roterbara spärren 51. I detta läge hos aktiveringspinnen 27 stryps luftflödet från öppningarna 33 ytterligare då det passerar genom partierna 35a med reducerad area hos matarspåren 35. Detta innebär att det föreligger ett tryckfall över ventilelementet 24. Detta tryckfall genererar en kraft på ventilelementet 24 för att hålla det senare i kontakt med huvudet 26. Ventilelementet 24 intar nu ett delflödeslåge vilket innebär att tryckluften tillföres motorn genom de små öppningarna 33, 96713-980414 508 906 förbi ventilelementet 24 via matarspåren 35a och 35 samt vidare genom matarkanalen 22.

I detta delflödeslläge hos ventilelementet 24 är motorns effekt reducerad vilket innebär att rotationshastigheten hos den utgående axeln 18 är relativt låg under den initiala nedgängningsfasen av skruvförbandet och innan den allra första impulsen genereras. Då momentmotståndet från skruvförbandet ökar till en viss nivå genereras en första impuls av momentimpulsgeneratorn. Energiinnehållet i denna första impuls är emellertid lågt beroende på det låga motorvarvtalet, och retardationsnivån är tillräckligt låg för att endast åstadkomma att den roterbara spärren 51 förskjuts mot kraften hos den fjäderaktiverade pinnen 52.

Detta resulterar i att ansatsen 53 förskjuts bort från aktiveringspinnens 27 ändparti och låter den senare förskjutas axiellt i riktning mot spärrelementet 42.

Beroende pà det lufttryck som verkar på ventilelementet 24 följer det senare aktiveringspinnen under kontinuerlig anliggning mot huvudet 26. Se Fig 2b.

Då aktiveringspinnen 27 har kommit i kontakt med spärrelementet 42 intar ventilelementet 24 sitt öppna läge i vilket de stora inloppsöppningarna 34 friläggs. Motorn drivs nu med fullt lufttryck och börjar accelerera för att få så hög rörelseenergi som möjligt före nästkommande genererade impulser. Motorn startar emellertid från stillastående eller åtminstone en mycket låg hastighet efter det att den första impulsen har avgetts, vilket innebär att den efterföljande accelerationsfasen kommer att pågå i inte mer än 360 graders rotationsvinkel. Detta innebär att rotationshastigheten vid nästkommande impulsgenereringspunkt kommer att vara begränsad till en normal nivå liksom även den avgivna impulsenergin. 96713-980414 508 906 Normalt har det installerade momentet blivit tillräckligt högt efter ett visst antal avlevererade impulser till skruvförbandet för åstadkomma en retardationsvärde tillräckligt kraftigt för att förflytta tröghetsaktivatorn 45 mot verkan av fjädrarna 44 och 48 för att därigenom förskjuta spärrelementet 42. Efter ett ytterligare antal impulser förskjuts spärrelementet 42 tillräckligt långt för att öppningen 43 skall komma mitt för aktiveringspinnen 27.

Den senare frisläpps därvid för rörelse framåt under inverkan av lufttrycket i ventilkammaren 25. Detta resulterar i att ventilelementet 24 ställs om till sitt stängda läge i vilket det samverkar med sätet 37. Se Fig 2c.

Det skall härvid förstås att den maximala retardationsnivån vid vilket verktyget stängs av är högre än den retardationsnivá vid vilken den roterbara spärren 51 aktiveras och vid vilken ventilelementet 24 ställs om från sitt delöppningsläge till sitt öppna läge.

Den låga initiala energitillförseln och den resulterande låga motorhastigheten under skruvförbandets nedgängningsfas tillförsäkrar att mer än en impuls kommer att levereras till förbandet innan retardationsnivån hos aktiveringsanordningen är tillräckligt hög för att initiera avstängning. Detta tillförsäkrar att det inte uppstår en första högenergiimpuls genom vilket skruvförbandet blir överdraget och lufttillförseln stängs av.

Då den avsedda momentnivàn uppnås i skruvförbandet och lufttillförseln till motorn stängs av kommer ventilelementet 24 att förbli i sitt stängda läge så länge pådragsventilen är öppen och tryckluft fortfarande tillförs ventilkammaren 25. När pådragsventilen stängs och lufttrycket i ventilkammaren 25 avbryts förmår återställarfjädern 28 att pressa tillbaka aktiveringspinnen 96713-980414 508 906 27 och ventilelementet 24 så att ändpartiet hos pinnen 27 dras ut från öppningen 43 hos spärrelementet 42 och hamnar bakom den roterbara spärren 51. Därigenom är både spärrelementet 42 och den roterbara spärren 51 fria att åter inta sina vilolägen såsom illustreras i figurerna 2a, 4 och 5.

Då verktyget avses att användas i den omvända rotationsriktningen, omställs reverseringsventilen 21 så att tryckluft matas till den motsatta sidan av motorn.

Luftmatningskanalen 22 kommer nu att fungera som utloppskanal från motorn. Samtidigt är luftinloppskanalen 17 ansluten till atmosfären, vilket innebär att det inte kommer att förekomma något tryck i ventilkammaren 25 för att hålla ventilelementet 24 i kontakt med huvudet 26 hos aktiveringspinnen 27. Trycket hos avloppsluften som strömmar in i ventilkammaren 25 via den öppna änden 30 hos den senare kommer istället att förskjuta ventilelementet 24 till ett läge intill ändväggen 31 för att därigenom frilägga de stora öppningarna 34 för ett ostrypt flöde av avloppsluft genom inloppsventilen 20.

Claims (8)

96713-980414 508 906 10 Eatenfkrayl

1. Momentimpulsverktyg för àtdragning av skruvförband och försett med en automatisk kraftavstängningsanordning, innefattande ett hus (10), en hydraulisk impulsgenerator, och pneumatisk motor (12) med en rotor som är drivförbunden med nämnda impulsgenerator, nämnda automatiska avstängningsanordning innefattar en luftinloppsventil (20) som kommunicerar med nämnda motor (12) och är omställbar mellan ett öppet läge och ett stängt läge, och en retardationsberoende aktiveringsanordning (19) medroterande nämnda rotor och innefattande en tröghetsaktivator(45), samt ett förbindelseorgan (26, 27) för sammankoppling av nämnda inloppsventil (20) och nämnda aktiveringsanordning (19) och anordnat att ställa om nämnda inloppsventil (20) från nämnda öppna läge till nämnda stängda läge då det aktiveras av nämnda aktiveringsanordning (19) vid uppnàendet av en förutbestämd maximal retardationsnivä i nämnda rotor, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda inloppsventil (20) är anordnad att inta ett delflödesläge för reducerad motorhastighet och avgiven effekt under ett initialt steg av varje àtdragningsförlopp, nämnda aktiveringsanordning (19) innefattar en andra tröghetskropp (51) som är anordnad att åstadkomma omställning av nämnda inloppsventil (20) från nämnda delflödesläge till nämnda öppna läge vid retardationsnivàer i nämnda rotor överstigande en förutbestämd tröskelnivà, varvid nämnda maximala retardationsnivä är högre än nämnda tröskelvärde för retardationsnivàn.

2. Impulsverktyg enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda förbindelseorgan (26, 27) är axiellt rörligt relativt nämnda rotor och är axiellt uppstödd av nämnda aktiveringsanordning (19) både i nämnda delflödesläge och i nämnda öppna läge, 96713-980414 5Û8 906 11 ett spärrelement (42) som är förskjutbar av nämnda tröghetsaktivator (45) i en riktning vinkelrätt mot rotationsaxeln hos nämnda rotor mellan ett uppstödningsläge för nämnda förbindelseorgan (26, 27) och ett frikopplingsläge för nämnda förbindelseorgan (26, 27), varvid nämnda andra tröghetskropp (51) bildar stöd för nämnda förbindelseorgan (26, 27) i nämnda delflödesläge, och nämnda spärrelement (42) bildar stöd för nämnda förbindelseorgan (26, 27) i nämnda öppna läge.

3. Impulsverktyg enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda andra tröghetskropp (51) och nämnda tröghetsaktivator (45) är förskjutbara i två parallella plan vinkelräta mot rotorns rotationsaxel, varvid nämnda spärrelement (42) är placerat bortom nämnda andra tröghetskropp (51) sett frán förbindelseorganet (26, 27) så att då samverkan mellan förbindelseorganet (26, 27) och nämnda andra tröghetskropp (51) avbryts vid uppnàendet av nämnda tröskelvärde för retardationsnivàn kommer nämnda förbindelseorgan (26, 27) att förskjutas axiellt till anliggning mot nämnda spärrelement (42) tills nämnda spärrelement (42) förskjuts till nämnda frikopplingsläge av nämnda tröghetsaktivator (45) då nämnda maximala retardationsnivà uppnås.

4. Impulsverktyg enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda andra tröghetskropp (51) och nämnda tröghetsaktivator (45) är svängbart rörliga kring en gemensam axel (46) vilken är parallell med men sidoförskjuten relativt rotorns rotationsaxel.

5. Impulsverktyg enligt något av kraven 1-4, 96713-980414 508 906 12 k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda rotor är ansluten med sin ena ände till nämnda impulsgenerator och med sin andra ände till nämnda aktiveringsanordning (19).

6. k ä n n e t e c k n a d Impulsverktyg enligt något av kraven 1-5, a v att nämnda inloppsventil (20) är en kombinerad slidventil och sätesventil och innefattar (25) ett andra inloppsorgan (24) mellan nämnda delflödesläge, försedd med ett första (34) och ett axiellt rörligt i en cylindrisk ventilkammare (33), (30). inloppsorgan ett ventilelement (25) nämnda öppna läge och nämnda stängda läge, och (35, 35a) nämnda första inloppsorgan (33) (30) (24) delflödesläge och för förbindning bàde av nämnda första utloppsorgan nämnda ventilkammare en eller flera shuntkanaler för förbindning av med nämnda utloppsorgan då nämnda ventilelement intar nämnda inloppsorgan och nämnda andra inloppsorgan (34) till nämnda utloppsorgan (30) då nämnda ventilelement (24) intar sitt nämnda Öppna läge.

7. k ä n n e t e c k n a d (33) andra inloppsorgan (34), och att nämnda shuntkanal eller 35a) Impulsverktyg enligt kravet 6, a v att nämnda första inloppsorgan har en mindre flödesöppning än nämnda -kanaler (35, liksom nämnda utloppsorgan (30) har en flödesöppning lika med eller större än det totala (33) flödesarean hos nämnda första inloppsorgan och nämnda andra inloppsorgan (34).

8. k ä n n e t e c k n a d Impulsverktyg enligt kravet 6 eller 7, (24) är fritt rörligt från nämnda stängda läge till ett ostrypt a v att nämnda ventilelement fullflödesläge, varvid fri passage för utloppsluftflödet àstadkommes vid omvänd rotation av nämnda motor (12).