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Dokumentenidentifikation DE69118733T2 28.11.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0441758
Titel Drehimpuls erzeugendes angetriebenes Werkzeug
Anmelder Atlas Copco Tools AB, Stockholm, SE
Erfinder Schoeps, Knut Christian, S-135 47 Tyresö, SE
Vertreter Beyer und Kollegen, 60323 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69118733
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 22.01.1991
EP-Aktenzeichen 918500125
EP-Offenlegungsdatum 14.08.1991
EP date of grant 17.04.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.11.1996
IPC-Hauptklasse B25B 23/145

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit einem Drehmomentimpulse abgebenden Motorwerkzeug mit automatischen Leistungs-Abschaltmitteln.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Drehmomentimpulse abgebendes Motorwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem solchen Impulswerkzeug des Standes der Technik, wie beispielsweise dem in der europäischen Patentanmeldung 0 292 752 beschriebenen, besitzen die automatischen Abschaltmittel eine Kolbenvorrichtung, die dem Impuls erzeugenden hydraulischen Fluiddruck ausgesetzt ist und welche, falls aktiviert, ein Abschaltventil auslöst, um dadurch die Druckluftzufuhr zu dem Antriebsmotor zu unterbrechen.

Ein bei einem das Abschalten auslösenden Mechanismus dieser bekannten Art auf tretendes Problem besteht darin, die Kolbenvorrichtung bezüglich des intermittierend unter Druck gesetzten hydraulischen Fluids richtig abzudichten. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Einsatz eines verzögerungsabhängigen, das Abschalten auslösenden Mechanismus, wie er im Anspruch 1 definiert ist, gelöst, d. h. durch einen Mechanismus, der vollständig getrennt und in der Arbeitsweise unabhängig von dem hydraulischen Fluid ist.

Ein unterschiedlicher Typ eines verzögerungsabhängigen, das Abschalten auslösenden Mechanismus ist als solcher durch die US-A-4,307,784 in Verbindung mit einem geringfügig unterschiedlichen Typ eines Drehmoment abgebenden Werkzeuges vorbekannt.

Das oben erwähnte Problem wird durch ein erfindungsgemäßes Drehmomentimpulse abgebendes Motorwerkzeug gelöst, wie es im Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüche 2 bis 9 beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Drehmomentimpulse abgebenden Motorwerkzeugs;

Fig. 2 a, b, c drei unterschiedliche Betriebsstellungen des das Abschalten auslösenden Mechanismus, wie sie sich in einem Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 zeigen;

Fig. 3 a, d Schnitte entlang der Linien IIIa-IIIa bzw. IIIb-IIIb in Fig. 2a und 2b.

Das in den Zeichnungen gezeigte, Drehmomentimpulse abgebende Werkzeug besitzt ein Gehäuse 10, das mit einem Pistolengriff 11 ausgebildet ist. In dem Gehäuse 10 ist eine pneumatische Antriebseinheit 15 mit einem Rotor 16 aufgenommen, der mit einer rückwärtigen Verlängerung 17 eines Antriebselements 18 einer hydraulischen Impulskupplung 19 verbunden ist. Eine Abtriebswelle 20 ist mittels der Impulskupplung 19 mit dem Rotor 16 der Antriebseinheit gekoppelt, und ein Steckschlüssel, der auf ein Vierkantende 21 der Abtriebswelle 20 aufgesetzt wird, dient dazu, auf eine anzuziehende Schraubverbindung wiederholte Dehmomentimpulse auszuüben, die durch die Impulskupplung 19 erzeugt werden.

Das Werkzeug ist mit automatischen Leistungs-Abschaltmitteln versehen, die ein Druckluft-Abschaltventil 23 besitzen, das im hinteren Teil des Werkzeuggehäuses 10 angeordnet ist, um den Durchfluß durch einen Druckluftzufuhrkanal 24 zu steuern. Letzterer erstreckt sich zwischen einem Anschlußnippel 25 an dem Griff 11 und der Antriebseinheit 15. In dem Griff 11 befindet sich auch ein Drosselventil 26 zur manuellen Steuerung der Leistungszufuhr zur Antriebseinheit 15.

Das Abschaltventil 23 ist mit einer schwachen Rückstellfeder 22 versehen, die in der Öffnungsrichtung des Ventils wirkt. Das Abschaltventil 23 ist weiterhin mit einer Betätigungsstange 43 verbunden, die sich axial durch den Rotor der Antriebseinheit 16 erstreckt und mit verzögerungsabhängigen Schaitmitteln 28 zusammenwirkt, die an dem hinteren Ende des Antriebselements 18 der Impulskupplung gehalten sind. Die Schaitmittel 28 besitzen ein im wesentlichen L- förmiges Betätigungselement 29 (Fig. 2a - 2c), welches schwenkbar auf einem Achsschenkel 30 befestigt ist. Letzterer liegt parallel, aber seitlich versetzt bzgl. der Drehachse der Impulskupplung 19.

An einem seiner Schenkel ist das L-förmige Betätigungselement 29 mit einem Absatz 31 ausgebildet, um durch Zusammenwirken mit einer Kontaktfläche 32 auf dem Antriebselement 18 eine Ruhestellung des Betätigungselements 29 zu bilden. In seinem anderen Schenkel hat das Betätigungselement 29 eine Sackbohrung 34 zur Aufnahme eines Endes einer Druck- Schraubenfeder 35. Letztere liegt mit ihrem entgegengesetzten Ende an einem einstellbaren Schraubstopfen 36 an, der in eine Gewindebohrung 37 in dem Antriebselement 18 eingreift. Die Feder 35 übt eine Vorspannungskraft auf das Betätigungelement 29 in Richtung seiner Ruhestellung aus. In einer weiteren Sackbohrung 39, die sich radial in dem Antriebselement 18 erstreckt, ist ein Verriegelungskolben 40 verschieblich geführt. An seinem einen Ende liegt der Verriegelungskolben 40 an dem Betätigungselement 29 an, und an seinem anderen Ende wird auf ihn mittels einer Schraubenfeder 41 eingewirkt. Der Kolben 40 weist einerseits eine ebene Fläche 42 auf, die eine axiale Abstützung für die Betätigungsstange 43 bildet, die sich axial durch die Antriebseinheit 10 erstreckt und mit dem Abschaltventil 23 verbunden ist. Andererseits besitzt der Kolben 40 eine Querbohrung 44, durch welche die Betätigungsstange 43 bei Aktivierung der Schaitmittel eindringen kann, um es dadurch zu ermöglichen, daß die Betätigungsstange 43 nach vorne verschoben und das Abschaltventil 23 geschlossen wird (Fig. 3a und 3b).

Am hinteren Ende des Antriebselements 18 sind auch drehzahlabhängige Sperrmittel zum Blockieren des Betätigungselements 29 gegen Verschwenken vorgesehen. Die Sperrmittel besitzen eine Verriegelungsklaue 46, die auf einem Schwenklagerstift 47 gelagert ist, der sich parallel zur Drehachse des Antriebselements 18 erstreckt. Eine Drahtfeder 48 belastet die Verriegelungsklaue 46 in Richtung ihrer Ruhestellung (Fig. 2a) Die Verriegelungsklaue 46 ist mit einem Widerlagerende 49 ausgebildet, welches so angeordnet ist, daß es an eine Widerlagerfläche 50 an dem Betätigungselement 29 angreift, wenn die Verriegelungsklaue 46 ihre ausgelöste Stellung einnimmt (siehe Fig. 2c). Wenn die Verriegelungsklaue 46 nicht ausgelöst ist, tritt das Widerlagerende 49 in eine Bohrung 51 in dem Betätigungselement ein und erlaubt dadurch letzterem, seine Schwenkbewegung zu vervollständigen.

Im Betrieb wird die Antriebseinheit 15 über den Schlauchanschluß 25, das Drosselventil 26 und den Zufuhrkanal 24 an eine Druckluftquelle angeschlossen. Nach Betätigung des Drosselventus 26 beginnt das Antriebselement 18, sich in der durch die Pfeile in Fig. 2a - 2c angezeigten Richtung zu drehen. Im Anfangszustand nehmen die Schaltmittel 28 ihre inaktive Stellung ein, die in Fig. 2a gezeigt ist. Dies bedeutet, daß das Betätigungselement 29 mit seinem Absatz 31 an der Kontaktfläche 32 ruht und der Verriegelungskolben 40 seine die Betätigungsstange 43 abstützende Stellung einnimmt (FIg. 3a). Das heißt wiederum, daß das Abschaltventil 23 durch die Betätigungsstange 43 in seiner offenen Stellung gehalten wird.

Während der anfänglichen Beschleunigungsphase des Werkzeugbetriebs verharren die verschiedenen Teile in ihren oben beschriebenen Stellungen. Da die anzuziehende Schraubverbindung zu Beginn, während ihrer Eindrehphase, der Rotation nur einen sehr geringen Widerstand bietet, wird die Drehzahl ziemlich hoch. Falls die Schraubverbindung eine steile Drehmoment/Winkelcharakteristik hat, d. h. einen steilen Drehmomentanstieg pro Winkeleinheit, werden die unmittelbar mit der Verbindung verbundenen rotierenden Teile, d. h. die Abtriebswelle, sehr schnell zum Stillstand gebracht und durch die Impulskupplung 19 wird ein erster sehr kräftiger Drehmomentimpuis erzeugt. In diesem Moment zwingt die Trägheit des Betätigungselements 29 dieses dazu, gegen die Vorlastkraft der Feder 35 um die Achse 30 zu verschwenken und drängt dadurch den Verriegelungskolben 40 in Richtung der die Betätigungsstange 43 auslösenden Stellung (s. Fig. 2b und 3b). Da jedoch die Drehzahl zu Beginn dieses ersten Impulses sehr hoch war, hat sich die geschwindigkeitsabhängige Verriegelungsklaue 46 gegen die Wirkung der Feder 48 nach außen in ihre aktive Stellung bewegt und bildet dadurch eine Sperre gegen eine weitere Bewegung des Betätigungselements 29. Wie in Fig. 2c gezeigt, greift das Widerlagerende 49 der Verriegelungsklaue 46 an der Widerlagerfläche 50 an dem Element 29 an. Infolge der Sperrwirkung der zentrifugalkraftabhängigen Verriegelungsklaue 46 wird ein vorzeitiges Abschalten der Leistung vermieden. Statt dessen kann die Impulskupplung 19 eine Mehrzahl weiterer Impulse an die Abtriebswelle 20 und die Schraubverbindung abgeben, wobei jeder Impuls bei einer vergleichsweise niedrigen Anfangsdrehzahl des Antriebselements 18 erzeugt wird. Erreicht der Verzögerungswert in dem Antriebselement 18 das nächste Mal das Niveau, bei welchem das Betätigungselement 29 durch seine Trägheitskräfte verschwenkt wird, ist die Drehzahl niedrig und die Verriegelungsklaue 46 verharrt in ihrer Ruhestellung. Dieses Mal ist das Betätigungselement 29 frei, eine volle Schwenkbewegung auszuführen und dadurch den Verriegelungskolben 40 in seine die Betätigungsstange 43 auslösende Stellung zu verschieben (s. Fig. 2b und 3b) Das Widerlagerende 49 der Verriegelungsklaue 46 tritt in die Bohrung 51 in dem Betätigungselement 29 ein.

Wenn der Verriegelungskolben 40 in seine die Betätigungsstange 43 auslösende Stellung verschoben ist, wird das Abschaltventil 23 nicht länger durch die Stange 43 in seiner offenen Stellung gehalten, sondern es wird durch den Druckluftstrom gegen die Wirkung der Rückstellfeder 22 sofort geschlossen.

Beim Anziehen einer Schraubenverbindung mit einer schwachen Drehmoment/Winkelcharakteristik, d. h. einem langsamen Drehmomentanstieg pro Winkeleinheit, wird das Antriebselement 18 schrittweise verzögert und besitzt nicht eine derart hohe Drehzahl beim Erzeugen des ersten Drehmomentimpulses um eine vorzeitige Leistungsabschaltung zu bewirken.

Die Feder 48 und die Ausgestaltung der Verriegelungsklaue 46 sind so ausgeführt, daß eine das Betätigungselement 29 sperrende Wirkung nur erzielt wird, wenn die Antriebsdrehzahl des Antriebselements 16 hoch genug ist, um ein unerwünschtes vorzeitiges Abschalten bei der ersten Impulserzeugung zu verursachen.

Eine Schraubverbindung mit einer schwachen Drehmoment/Winkelcharakteristik verursacht keine ausreichend abrupte Verzögerung, um eine Schaltbewegung des Betätigungselements 29 bei der ersten Impulserzeugung zu bewirken. Das Auslösen der Schaltmittel findet nicht statt, bis das in die Verbindung eingebrachte Drehmoment das gewünschte endgültige Niveau erreicht hat, was eine Vielzahl von Drehmomentimpulsen später geschieht.

Sobald der Anzugsvorgang beendet und das Abschaltventil geschlossen ist, wird die Antriebseinheit 15 automatisch abgeschaltet, und es werden keine weiteren Drehmomentimpulse über die Abtriebswelle 20 abgegeben. Durch Schließen des Drosselventils 26 wird der Luftdruck innerhalb des Luftzufuhrkanals 24, ebenso wie der auf das Abschaltventil 23 wirkende Schließluftdruck, unterbrochen. Als Folge wird letzteres mittels der Feder 22 in seine offene Stellung zurückgestellt. Da die Betätigungsstange 43 fest mit dem Abschaltventil 23 verbunden ist, wird die Betätigungsstange 43 aus der Querbohrung 44 in dem Kolben 40 gezogen. Dies erlaubt es auch dem Kolben 40, durch die Wirkung der Feder 41 zurückgestellt zu werden. Nun ist der das Abschalten auslösende Mechanismus bereit, einen weiteren Anzugsvorgang zu beginnen.


Anspruch[de]

1. Drehmomentimpulse abgebendes Motorwerkzeug mit automatischer Leistungsabschaltung mit einem Drehmotor (15), an den Motor (15) angeschlossenen Leistungszufuhrmitteln (24) mit Leistungs-Abschaltmitteln (23), einer Abtriebswelle (20), einer hydraulischen Impulskupplung (19), die den Motor (15) intermittierend mit der Abtriebswelle (20) kuppelt und ein Antriebselement (18) einschließt, das mit dem Motor (15) antreibend verbunden ist, weiterhin mit Schaltmitteln (28), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement (18) verbunden sind, einer Vorspannfeder (35), welche die Schaltmittel (28) in Richtung ihrer Ruhestellung drängt, sowie einer in Längsrichtung verschieblichen Betätigungsstange (43), die mit ihrem einen Ende mit den Leistungs-Abschaltmitteln (23) gekoppelt und mit ihrem anderen Ende in der Ruhestellung stimseitig an den Schaltmitteln (28) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (28) verzögerungsabhängige Schaltmittel sind, die ein im wesentlichen L-förmiges Trägheitselement (29), das um eine parallel, aber versetzt zur Drehachse des Antriebselements (18) liegende Achse schwenkbar ist, sowie ein Verriegelungselement (40) aufweisen, das durch das Trägheitselement (29) von einer die Betätigungsstange (43) bei Verzögerungswerten unterhalb eines bestimmten, vorher festgelegten Niveaus abstützenden Stellung in eine die Betätigungsstange (43) auslösende Stellung verschieblich ist, wenn der Verzögerungswert in dem Antriebselement (18) das vorbestimmte Niveau übersteigt, wobei das Trägheitselement (29) zwei die L-Form bildende Schenkel besitzt, von denen einer so angeordnet ist, daß er an eine Kontaktfläche (32) des Antriebselements (18) anlegbar ist, wodurch die Ruhestellung des Trägheitselements (29) bestimmt ist, während der andere Schenkel so angeordnet ist, daß er sowohl an dem Verriegelungselement (40) als auch an der Vorspannfeder (35) anliegt.

2. Motorwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitselement (29) schwenkbar auf einem Achsschenkel (30) abgestützt ist, der auf dem Antriebselement (18) befestigt ist, und das Verriegelungselement (40) sowie die Kontaktfläche (32) an dem Antriebselement (18) angeordnet sind.

3. Motorwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder (35) durch ein Stützelement (36) einstellbar abgestutzt ist, das in einer Gewindebohrung (37) in dem Antriebselement (18) montiert ist.

4. Motorwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (40) in einer radialen Bohrung (39) in dem Antriebselement (18) verschieblich geführt ist, wobei die Gewindebohrung (37) parallel zu der radialen Bohrung (39) liegt.

5. Motorwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder (35) zum Teil in der Gewindebohrung (37) aufgenommen ist und das Stützelement (36) aus einem Gewindestopfen besteht, der vollständig in der Gewindebohrung (37) aufgenommen ist.

6. Motorwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (40) einen in der radialen Bohrung (39) in dem Antriebselement (18) beweglich geführten Kolben aufweist, der versehen ist mit einer Fläche (42), die eine Endabstützung für die Betätigungsstange (43) bildet, wenn der Kolben (40) die die Betätigungsstange (43) abstützende Stellung einnimmt, und mit einer Öffnung (44) zur Aufnahme eines Endbereiches der Betätigungsstange (43), wenn der Kolben (40) die die Betätigungsstange (43) auslösende Stellung einnimmt.

7. Motorwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drehzahlabhängige Sperrmittel (46 - 49) vorgesehen sind, um das Trägheitselement (29) gegen ein Verschwenken bei Drehzahlen des Antriebselements (18), die einen vorbestimmten Wert überschreiten, zu blockieren und dadurch ein unerwünschtes vorzeitiges Abschalten der Abschaltmittel (23) zu vermeiden.

8. Motorwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmittel (46 - 49) ein Widerlagerelement (46) aufweisen, das durch Fliehkraftwirkung von einer das Trägheitselement (29) sperrenden Stellung gegen die Wirkung von Vorspannmitteln (48), die zwischen dem Widerlagerelement (46) und dem Antriebselement (18) angeordnet sind, in eine das Trägheitselement (29) freigebende Stellung bewegbar ist.

9. Motorwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlagerelement (46) langgestreckt und an seinem einen Ende schwenkbar an dem Antriebselement (18) gelagert ist zur Bewegung in einer im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse des Antriebselements (18) liegenden Ebene, und das andere Ende (49) des Widerlagerelements (46) so angeordnet ist, daß es an eine Widerlagerfläche (50) an dem Trägheitselement (29) anlegbar ist, wenn das Widerlagerelement (46) seine Sperrstellung einnimmt.







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