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Pneumatisches Drehschlagwerkzeug - Dokument DE69600943T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69600943T2 29.07.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0739689
Titel Pneumatisches Drehschlagwerkzeug
Anmelder Atlas Copco Tools AB, Stockholm, SE
Erfinder Peterson, Lars Martin, 131 44 Nacka, SE
Vertreter Beyer und Kollegen, 60323 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69600943
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 23.04.1996
EP-Aktenzeichen 968500777
EP-Offenlegungsdatum 30.10.1996
EP date of grant 11.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.07.1999
IPC-Hauptklasse B25B 21/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit einem pneumatisch angetriebenen, Drehimpulse abgebenden Werkzeug zum Anziehen von Schraubenverbindungen oder dgl.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 mit einem Impulswerkzeug, das ein Gehäuse mit einer vorderen Impulskammer, eine rückwärtige, einen Flügelzellenmotor enthaltende Motorkammer mit einer zylindrischen Innenwand, Lufteinlaß- und Auslaßkanäle, die sich vom rückwärtigen Ende des Motors erstrecken, und einen in der Impulskammer drehbar gelagerten hydraulischen Impulserzeuger aufweist, wobei der Motor einen Zylinder mit drei oder mehr Luftverbindungsöffnungen, von denen wenigstens eine permanent als Auslaßöffnungsmittel wirkt, und einen die Flügel tragenden Rotor umfaßt, der antreibend mit dem Impulserzeuger verbunden ist.

Bei Werkzeugen der vorstehend genannten Art besteht immer ein Problem darin, ein ausreichend wirksames Kühlen des Impulserzeugers zu erreichen, weil die während des Betriebs des Werkzeuges erzeugte Wärme zu einem Ausdehnen des Fluidvolumens indem Impulserzeuger führt, so daß eine Leckage auftritt, und wenn das Werkzeug nach einer Betriebsphase abgekühlt wird, dringt Luft in den Impulserzeuger ein. Auf diese Weise wird die Ausgangsleistung des Werkzeuges durch die in den Impulserzeuger gesaugte Luft drastisch verschlechtert.

Ein bereits bekannter Weg zum Lösen diese Wärmeproblems besteht darin, die kalte Abluft von dem Luftmotor zu nutzen, um die Wärme von dem Impulserzeuger zur Außenseite des Werkzeuggehäuses zu transportieren. Ein Beispiel dafür ist in dem US-Patent 4,418,764 dargestellt. Das in diesem Patent gezeigte Werkzeug besitzt einen Pistolengriff, wobei das Gehäuse mit einem Auslaßluftkanal ausgebildet ist, der sich von dem Motor an dem Impulserzeuger vorbei über Auslaßöffnungen am vorderen Ende des Werkzeuggehäuses nach außen in die Atmosphäre erstrecken. Der Abluftkanal erstreckt sich von einer Anzahl von Auslaßöffnungen an dem Motorzylinder und durch in dem Gehäuse ausgebildete Hohlräume, und da keine besondere Anforderung bei einem Werkzeug mit Pistolengriff besteht, den Außendurchmesser des Gehäuses gering zu halten, ist es einfach gewesen, lediglich das Gußteil des Gehäuses zu gestalten, um den zum Erreichen eines gewünschten Ausgangsluftstromes erforderlichen Raum einzuschließen.

Bei Werkzeugen gerader Art, d. h. Werkzeuge ohne einen Pistolenhandgriff, muß jedoch der Außendurchmesser des Werkzeuggehäuses relativ klein gehalten werden, um für die Bedienperson einen komfortablen Griff bereitzustellen. Wenn es bei solchen Werkzeugen zusätzlich wünschenswert wird, Luftkanäle nicht nur zu und von den Öffnungen in dem Motorzylinder sondern an dem Motor vorbei von der Impulskammer zu einem Ausgangskanal am hinteren Ende des Werkzeuges anzuordnen, besteht ein Problem darin, Kanäle mit ausreichend großen Strömungsquerschnitten zu erhalten. Durch Anwendung der in dem zuvor erwähnten US-Patent beschriebenen Technik, nämlich die Kanäle an der Innenseite des Gehäuses durch Gießen auszubilden, würden die Herstellungskosten des Werkzeuges beträchtlich steigen, verglichen zu momentan erhältlichen Werkzeugen geraden Typs.

Falls die Luftkanäle zu den oben beschriebenen Kühlzwecken auf der Innenseite des Gehäuses durch Fräsen oder ähnliche Bearbeitung hergestellt würden, welches ein allgemein verwendetes Verfahren bei der Herstellung von Werkzeugen geraden Typs darstellt, wären die Luftkanalbereiche andererseits zu klein oder ein schlankerer Motor müßte bei einem gegebenen, gewünschten Außendurchmesser des Gehäuses verwendet werden. Dieses Verfahren würde zudem zu einem schwereren Gehäuse mit kleineren und weniger wirksamen Abdichtbereichen zwischen den Kanälen führen. Insbesondere wäre dies der Fall, wenn man einen umkehrbaren Zweikammer-Fügelzellenmotor verwendet, der eine größere Anzahl von Luftverbindungsöffnungen besitzt, als der überlicherweise verwendete Einkammermotor.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes pneumatisches, Drehimpulse abgebendes Werkzeug zu schaffen, bei welchem die Luftverbindungskanäle zu, von und an dem Luftmotor vorbei nicht nur ausreichend große Strömungsquerschnitte vorsehen, sondern bei welchem die Motorgröße in Relation zum Außendurchmesser des Werkzeuggehäuses optimiert ist, insbesondere wenn man einen umkehrbaren Zweikammer-Flügelzellenmotor verwendet. Ein derartiges Werkzeug, das die Aufgabe erfindungsgemäß löst, besitzt die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Impulswerkzeuges;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine abgewickelte Ansicht eines erfindungsgemäßen Motorzylinders mit Pfeilen, welche die Luftstromwege während des Motorbetriebs darstellen;

Fig. 4 die gleiche Darstellung wie in Fig. 3, jedoch mit Pfeilen, die die Luftstromwege während der entgegengesetzten Richtung der Motorrotation darstellen.

Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug besitzt ein Gehäuse 10 mit einer vorderen Impulskammer 11, einer Motorkammer 12 und einem rückwärtigen Luftverbindungsbereich 13.

In der Impulskammer 11 ist ein hydraulischer Drehimpulserzeuger 15 drehbar gelagert, der eine Abtriebswelle 16 besitzt, die sich durch eine vordere Öffnung 17 aus dem Gehäuse 10 erstreckt. Die Abtriebswelle 16 ist mit einem rechteckigen Ende 18 zum Halten eines Steckschlüssels (nicht gezeigt) ausgebildet. Der Impulserzeuger 15 besitzt einen konventionellen Aufbau und da er selbst kein Teil der Erfindung ist, wird er nicht im Detail beschrieben.

Die Motorkammer 12 weist eine zylindrische Wand 14 auf und schließt einen Flügelzellen-Rotationsmotor 19 ein. Letzterer umfaßt einen Zylinder 20, der starr in dem Gehäuse 10 befestigt ist, und einen Rotor 21. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Motor 19 ein Zweikammermotor mit zwei Arbeitskammern 22, 23 und einer Anzahl von Flügeln 24, die beweglich in Schlitzen 25 in dem Rotor 21 gehalten sind. An seinem vorderen Ende ist der Rotor 21 antreibend mit dem Impulserzeuger 15 verbunden.

Der Luftverbindungsbereich 13 des Gehäuses 10 besitzt einen Lufteinlaßkanal 26, einen Luftauslaßkanal 27, ein durch einen Hebel 29 betätigbares Drosselventil 28 und ein Umkehrventil 30. Letzteres ist in dem Gehäuse 10 drehbar gelagert und mit einem radialen Betätigungsstift 31 zum Verstellen zwischen einer "Vorwärts"-Stellung und einer "Rückwärts"-Stellung versehen. Dabei ist der Stift 31 in einem teilringförmigen Schlitz 32 in dem Gehäuse beweglich und zwei Luftverteilkanäle 33 in dem Umkehrventil 30, von denen nur einer in Fig. 1 gezeigt ist, werden alternativ mit zwei Paaren von Luftverbindungsöffnungen in dem Motor 11 verbunden. Dies wird später genauer erläutert.

Am rückwärtigen Ende des Werkzeuges ist ein zentrales, ringförmiges Verbindungselement 35 für den Anschluß an eine Druckluftzufuhr vorgesehen. Das Verbindungselement 35 wird durch das Austrittsende des Luftauslaßkanals 27 eingeschlossen und das rückwärtige Ende des Werkzeuggehäuses 10 ist mit einem äußeren Hülsenbereich 36 zum Anschließen an einen Auslaßkanal, falls gewünscht, versehen.

Der Motorzylinder 20 besitzt eine Anzahl radialer Luftverbindungsöffnungen, die paarweise zusammengefaßt sind, nämlich ein erstes Paar alternativer Einlaß- und Auslaßöffnungen 37a, b, ein zweites Paar alternativer Einlaß- und Auslaßöffnungen 38a, b sowie ein drittes Paar von Öffnungen 39a, b, die permanent als Auslaßöffnungen wirken. Das letzte Öffnungspaar 39a, b wird in der Terminologie von Flügelzellenmotoren gewöhnlich als Primärauslässe bezeichnet (siehe Fig. 3 und 4).

Die ersten und zweiten Paare von Öffnungen 37a, b bzw. 38a, b stehen mit dem hinteren Ende des Zylinders 20 über Kanäle 37c, d bzw. 38c, d in Verbindung, während das dritte Paar Öffnungen 39a, b mit dem vorderen Ende des Zylinders 20 über Kanäle 39c, d verbunden ist.

Zwei weitere Kanäle 41a, b an der Außenseite des Zylinders 20 verbinden das vordere Ende des Zylinders 20 und dessen hinteres Ende, ohne mit irgendeiner der Luftverbindungsöffnungen in dem Zylinder 20 zusammenzufallen. Sämtliche der zuvor beschriebenen Kanäle 37c, d, 38c, d und 41a, b werden durch Nuten gebildet, die beispielsweise durch Fräsen an der Außenfläche des Zylinders 20 und der inneren, zylindrischen Fläche 14 der Motorkammer 12 ausgebildet sind (siehe Fig. 2).

Im Betrieb des Werkzeuges ist eine Druckluftzufuhr an dem Verbindungselement 35 angeschlossen, um dem Motor 19 bewegte Druckluft zuzuführen, und ein Steckschlüssel ist zum Anschluß an eine anzuziehende Schraubverbindung an der Abtriebswelle 16 angebracht.

Das Werkzeuggehäuse 10 wird durch die Bedienperson gegriffen und das Drosselventil 28 wird durch Drücken des Hebels 29 geöffnet. In Abhängigkeit von der momentanen Stellung des Umkehrventils 30 beginnt der Motor 19, sich im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn zu drehen und liefert dadurch Rotationsenergie an den Impulserzeuger 15. Die Pfeile in Fig. 3 und 4 stellen alternative Drehrichtungen dar.

In seiner einen Stellung, beispielsweise in seiner "Vorwärts"-Stellung, führt das Umkehrventil 30 dem ersten Paar von Luftverbindungsöffnungen 37a, b Druckluft zu, während das zweite Paar von Öffnungen 38a, b in dem Motorzylinder 20 an den Auslaßkanal 27 angeschlossen ist. Entsprechend arbeiten die Öffnungen 37a, b des ersten Paares als Einlaßöffnungen, während die Öffnungen 38a, b des zweiten Paares als Auslaßöffnungen wirken. Tatsächlich arbeiten die Öffnungen 38a, b des zweiten Paares als Sekundärauslässe, weil die Öffnungen 39a, b des dritten Paares permanent als Primärauslässe arbeiten.

Wie durch die Pfeile in Fig. 3 schematisch dargestellt, wird die durch das Umkehrventil 30 zugeführte Druckluft durch die Kanäle 37c, d zu den Öffnungen 37a, b geleitet und die den Motor durch die Öffnungen 38a, b verlassende Abluft wird durch die Kanäle 38c, d und das Umkehrventil 30 nach hinten zu dem Auslaßkanal 27 geführt.

Die den Motor 19 durch das dritte Paar von Öffnungen 39a, b verlassende Abluft wird durch die Kanäle 39c, d nach vorne in die Impulskammer 11 geleitet. Von dort aus wird die Abluft zum rückwärtigen Ende des Motors 19 und über die Kanäle 41a, b zu dem Auslaßkanal 27 geleitet. Während ihrer Zirkulation durch die Impulskammer 11 nimmt die kalte Abluft Wärme von dem Impulserzeuger 15 auf und transportiert diese Wärme aus dem Werkzeug.

Falls es gewünscht ist, das Werkzeug in der entgegengesetzten Richtung zu betreiben, schaltet man das Umkehrventil 30 in seine andere Stellung, d. h. in seine "Rückwärts"-Stellung, wodurch die Druckluft dem zweiten Paar von Öffnungen 38a, b zugeführt wird (siehe Fig. 4). In diesem Betriebszustand arbeiten die Öffnungen 37a, b des ersten Paares als Sekundärauslässe und stehen mit dem Auslaßkanal 27 über die Kanäle 37c, d und das Umkehrventil 30 in Verbindung. Auch in diesem Fall arbeiten die Öffnungen 39a, b des dritten Paares als Primärauslässe und leiten kalte Abluft über Kanäle 39c, d in die Impulskammer 11 um die Temperatur der Impulseinrichtung 15 gering zu halten.

Durch das Ausbilden der Luftverbindungskanäle 37c, d, 38c, d, 39c, d und 41a, b auf der Außenfläche des Motorzylinders 20 ist es möglich, große Luftstrombereiche mit einem nach hinten gerichteten Abluftstrom bei niedrigen Herstellungskosten des Werkzeuges bei zudem unveränderten, vorteilhaften Abmessungen des Gehäuses und des Motors zu erreichen.


Anspruch[de]

1. Pneumatisches Drehimpulswerkzeug, das ein Gehäuse (10) mit einer Impulskammer (11) an seinem vorderen Ende, eine hinter der Impulskammer (11) angeordnete Motorkammer (12) mit einer zylindrischen Wandung (14), einen in der Motorkammer (12) angeordneten Flügelzellenmotor (19), einen Einlaßkanal (26) sowie einen Auslaßkanal (27), die beide mit dem rückwärtigen Ende des Motors (19) in Verbindung stehen, und einen hydraulischen Impulserzeuger (15) aufweist, der in der Impulskammer (11) drehbar gelagert ist, wobei der Motor (19) einen die Flügel tragenden Rotor (21) und einen Zylinder (20) umfaßt, der drei oder mehr radiale Luftverbindungsöffnungen (37a, b, 38a, b, 39a, b) aufweist, von denen wenigstens eine (39a, b) permanent als Auslaßöffnungsmittel wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (20) mit Außennuten (37c, d, 38c, d, 39c, d, 41a, b) ausgebildet ist, die sich von beiden Enden des Zylinders (20) aus erstrecken und zusammen mit der zylindrischen Wandung (14) Teile der Lufteinlaß- und Luftauslaßkanäle (26, 27) bilden,

daß jede der Luftverbindungsöffnungen (37a, b, 38a, b, 39a, b) getrennt in einer der Nuten (37c, d, 38c, d, 39c, d) angeordnet ist,

daß wenigstens eine als Auslaßöffnungsmittel wirkende Luftverbindungsöffnung (39a, b,) in einer der Nuten (39c, d) angeordnet ist, die sich vom vorderen Ende des Zylinders (20) aus erstrecken und mit der Impulskammer (11) in Verbindung stehen, während die anderen beiden Luftverbindungsöffnungen (37a, b, 38a, b) in denjenigen Nuten (37c, d, 38c, d) angeordnet sind, die sich vom rückwärtigen Ende des Zylinders (20) aus erstrecken,

und daß sich wenigstens eine der Nuten (41a, b) über die gesamte Länge des Zylinders (20) erstreckt, ohne mit einer der Luftverbindungsöffnungen zusammenzufallen, und dadurch die Impulskammer (11) mit dem Luftauslaßkanal (27) verbindet.

2. Drehimpulswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (19) von umkehrbarer Art ist, bei welcher wenigstens zwei der Luftverbindungsöffnungen (37a, b, 38a, b) alternativ mit dem Einlaßkanal (26) und dem Auslaßkanal (27) über diejenigen der Nuten (37c, d, 38c, d), die sich vom rückwärtigen Ende des Zylinders (20) aus erstrecken, und über ein Drehrichtung-Schaltventil (30) verbindbar sind.

3. Drehimpulswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (19) ein Zweikammermotor ist, bei welchem zwei Paare (37a, b, 38a, b) der Luftverbindungsöffnungen über zwei Paare (37c, d, 38c, d) der Nuten paarweise alternativ mit dem Einlaßkanal (26) und dem Auslaßkanal (27) verbindbar sind, wobei wenigstens eine Luftverbindungsöffnung (39a, b), die permanent als Auslaßöffnungsmittel wirkt, durch ein drittes Paar der Luftverbindungsöffnungen gebildet ist und die wenigstens eine sich vom vorderen Ende des Zylinders (20) aus erstreckende Nut (39c, d) ein Nutenpaar aufweist, das mit dem dritten Paar (39a, b) der Luftverbindungsöffnungen zusammenfällt.







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