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Dokumentenidentifikation DE69633603T2 20.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000774326
Titel Angetriebener Schraubendreher
Anmelder Atlas Copco Tools AB, Stockholm, SE
Erfinder Rahm, Erik Roland, 194 37 Väsby, SE
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69633603
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.11.1996
EP-Aktenzeichen 968501940
EP-Offenlegungsdatum 21.05.1997
EP date of grant 13.10.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.2005
IPC-Hauptklasse B25B 23/14

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Motorschraubendreher, insbesondere einen für das Anziehen von selbstschneidenden Schrauben gedachten Motorschraubendreher.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem betrifft das Anziehen von selbstschneidenden Schrauben beim Zusammenbau von Blechteilen, wobei das während der anfänglichen Gewindeformphase benötigte Abtriebsdrehmoment höher ist als das angestrebte endgültige Vorspanndrehmoment. Falls das Motorwerkzeug so eingestellt wäre, daß es ein maximales Abtriebsdrehmoment lieferte, das hoch genug für die Gewindeformphase wäre, wäre das Vorspanndrehmoment in den meisten Fällen zu hoch und resultierte in einem Ausreißen der soeben geformten Gewinde.

Ein Weg, dieses Problem zu lösen besteht darin, einen Motorschraubendreher mit einer das Drehmoment begrenzenden Klauenkupplung zu verwenden, die bei dem eingestellten Auslösedrehmomentniveau ein pulsierendes Abtriebsdrehmoment erzeugt. Das benötigte Gewindeformungsdrehmoment wird dadurch erreicht, daß man den Schraubendreher für einige Sekunden an der Schraube arbeiten läßt, wobei die dynamischen Kräfte des pulsierenden Abtriebdrehmoments bewirken, daß die Schraube durch die Gewindeformungsphase getrieben wird. Sobald die Gewindeformung abgeschlossen ist, wird die Schraube mit einem nicht pulsierenden Drehmoment eingedreht, bis sie auf der Auflagefläche des Blechteils festsitzt, das gerade montiert wird. Es ist jedoch nach wie vor entscheidend, daß der Bediener vorsichtig und schnell genug ist, den Schraubendreher nicht zu viele Drehmomentimpulse an die festsitzende Schraube abgeben zu lassen, weil in diesem Fall ein großes Risiko besteht, daß die gerade gebildeten Gewinde ausreißen.

Ein anderer Lösungsweg für das Problem, wie sich ein hohes Gewindeformungsdrehmoment und ein sicheres abschließendes Anziehen bei einem geringeren Drehmoment erreichen läßt, besteht darin, eine Drehmoment begrenzende Auslösekupplung mit tiefenabhängig ansprechenden Verriegelungsmitteln einzusetzen, um ein vorzeitiges Auslösen zu verhindern. Ein Motorschraubendreher mit solchen Mitteln ist in der US 3,934,629 beschrieben. Dieser bereits bekannte Schraubendreher besteht aus zwei in Reihe angeordneten Trennkupplungen, von denen eine so eingestellt ist, daß sie bei einem gewünschten endgültigen Vorspanndrehmoment auslöst, wohingegen die andere eine Sicherheitskupplung ist, die so eingestellt ist, daß sie im Falle eines Festfressens der Schraube während der Gewindeformung auslöst. Eine auf eine axiale Verlagerung der Abtriebswelle relativ zu auf der Schraubenunterlage aufsetzbaren Muffe ansprechende Verriegelungsvorrichtung ist so eingerichtet, daß sie ein Auslösen der Kupplung für das Enddrehmoment während der Gewindeformungsphase verhindert.

Dieser bekannte Schraubendreher ist aufwendig im Hinblick auf die Konstruktion, nicht nur wegen der doppelten Kupplungsanordnung, sondern auch wegen der axialen Beweglichkeit der Abtriebswelle.

In der EP 0 411 483 A1 ist ein Motorschraubendreher zum Einbauen selbstschneidender Schrauben beschrieben, wobei eine Trennkupplung während der anfänglichen Gewindeformungsphase durch das Zusammenwirken von zwei Gruppen von radial verschieblichen Kugeln und einer beweglichen koaxialen Spindel, die an eine axial verschiebbare Muffe zur Tiefenmessung gekuppelt ist, gegen das Auslösen gesperrt ist. Diese bekannte Werkzeuggestaltung ist recht kompliziert sowohl hinsichtlich der Konstruktion als auch der Funktion.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Motorschraubendreher für selbstschneidende Schrauben zu schaffen, der eine das Drehmoment begrenzende Trennkupplung zum sicheren Vermeiden des Ausreißens von Gewinden beim abschließenden Vorspannen der Schraubverbindung und Mittel zum Erzielen eines gesteigerten Abtriebsdrehmoments umfaßt, die die Trennkupplung daran hindern, während der vorhergehenden Gewindeformungsphase auszulösen.

Weiter Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch den vorderen Bereich eines erfindungsgemäßen Motorschraubendrehers, abgebildet im Gewindeformungs-Zustand;

2 einen Schnitt entsprechend 1, der aber den Schraubendreher im Zustand des abschließenden Anziehens zeigt.

Der in den Figuren der Zeichnungen abgebildete Motorschraubendreher umfaßt ein Gehäuse 10, einen pneumatischen Drehantriebsmotor mit einem Drucklufteinlaßventil (nicht gezeigt), eine das Drehmoment begrenzende Trennkupplung 11 und eine Abtriebswelle 12. Letztere ist an ihrem Vorderende in einem Gleitlager 13 gelagert und mit einem Innensechskantabschnitt 14 zur Aufnahme des Antriebssechskants eines Schraubendrehereinsatzes 15 in bekannter Weise gestaltet.

Die Trennkupplung 11 entspricht im wesentlichen dem in der US 5,201,374 beschriebenen Typ und besteht aus einer antreibenden Hälfte 16, die mit axial gerichteten Nockenflächen 17 ausgebildet ist, einer angetriebenen Kupplungshälfte 18, die als Einheit mit der Abtriebswelle 12 gestaltet ist, einer Anzahl von Kupplungskugeln 19 zum Zusammenwirken mit den Nockenflächen 17 und einem ringförmigen Schubelement 20, das einen Teil der angetriebenen Kupplungshälfte bildet mit dieser über eine kugelförmige Feder 21 drehstarr verbunden ist und so angeordnet ist, daß es eine axiale Vorspannkraft von einer Druckfeder 22 auf die Kugel 19 überträgt. Die Vorspannkraft der Feder 22 wie auch das Auslösedrehmomentniveau der Kupplung 11 sind über einen beweglichen Stützring 23 justierbar, der sich im Gewindeeingriff mit der Abtriebswelle 12 befindet. Eine Antriebsspindel 24 überträgt das Antriebsdrehmoment vom Motor auf die antreibende Kupplungshälfte 16 über eine geradverzahnte Zahnkupplung 25.

Zu der Auslösekupplung 11 gehört ein Antriebsabschaltmechanismus, der an das nicht abgebildete Drucklufteinlaßventil gekoppelt ist. Dieser Abschaltmechanismus entspricht dem Typ, der bereits in der vorgenannten US 5,201,374 beschrieben ist, und wird hier nicht weiter beschrieben, weil er keinen Bestandteil der Erfindung bildet. Hauptbestandteile des Abschaltmechanismus sind jedoch ein in der Bohrung der angetriebenen Kupplungshälfte 18 quer beweglicher Verriegelungskolben 26, eine Anzahl von Kugeln 27, die sich in Taschen in der antreibenden Kupplungshälfte 16 befinden, und eine Betätigungsstange 28, die mit dem Lufteinlaßventil verbunden ist und an ihrem Ende an dem Verriegelungskolben 26 während des Werkzeugbetriebs abgestützt ist. Bei einer Drehung der antreibenden und der angetriebenen Kupplungshälften 16, 18 relativ zueinander schieben die Kugeln 27 den Verriegelungskolben 26 in eine Stellung in der die Betätigungsstange 28 freigegeben und in einer Vorwärtsrichtung bewegt wird, um dadurch das Schließen des Lufteinlaßventils und das Abschalten des Motors zu erreichen. Dies ist bereits in der vorstehend erwähnten US-Patentschrift beschrieben.

Am Vorderende ist das Gehäuses 10 mit einem Kragen 30 ausgebildet, in dem ein Kontaktelement in Form einer Rohrmuffe 31 verlagerbar geführt ist. Diese Muffe 31 reicht über den Schraubendrehereinsatz 15 hinaus und ist dafür vorgesehen, mit der die Schraubenunterlage bildende Werkstückoberfläche 32 in Kontakt zu treten, bevor der abschließende Schritt des Anziehens beginnt. Die Vorwärtsbewegung der Kontaktmuffe 31 wird durch ein Muffenelement 33 begrenzt, das in das Stirnende des Kragens 30 des Gehäuses eingeschraubt ist und an einer rückwärtigen Schulter 34 der Kontaktmuffe angreift.

Die Auslösekupplung 11 ist mit einer Verriegelungsvorrichtung versehen, die mit der Kontaktmuffe 31 gekoppelt und so ausgebildet ist, daß sie die Kupplung 11 daran hindert, während der Gewindeformungsphase des Anziehvorgangs zu trennen, und während der abschließenden Anziehphase die Kupplung 11 zum Trennen freigibt. Diese Verriegelungsvorrichtung umfaßt eine dünnwandige Arretiermuffe 36, die an der antreibenden Kupplungshälfte 16 mittels eines Sicherungsrings 37 gesichert ist und sich nach vorne um das Schubelement 20 erstreckt. Die Arretiermuffe 36 ist mit entlang des Umfangs beabstandeten radialen Öffnungen ausgeformt, in denen jeweils eine Kugel 39 gehalten ist, und das Schubelement 20 besitzt eine äußere Umfangsnut 41 zur teilweisen Aufnahme der Kugeln 39 in einer das Schubelement verriegelnden Stellung. Die Anzahl der Öffnungen 38 und der Kugeln 39 sollte zwei oder mehr betragen, um eine ausgeglichene Abstützung des Schubelements 20 zu erhalten.

Auf der Außenseite der Arretiermuffe 36 ist eine Schiebemuffe 42 verschieblich geführt. Nahe ihrem Hinterende ist die Schiebemuffe 42 mit einer inneren Umfangsnut 43 zur teilweisen Aufnahme der Kugeln 39 in einer das Schubelement entriegelnden Stellung ausgeformt, und an ihrem Vorderende ist an der Schiebemuffe 42 ein innerer Ringflansch 44 zum Angriff einer Anzahl von axial ausgerichteten und längsbeweglichen Betätigungsstiften 46 angeformt. Letztere sind in Durchgangsbohrungen in dem Gehäuse 10 gelagert, die sich parallel zu dem Lager 13 der Abtriebswelle erstrecken. Eine Feder 47 übt eine vorwärts gerichtete Vorspannkraft auf die Schaltmuffe 42 aus.

Im Betrieb wird das Werkzeug an einer selbstschneidenden Schraube mittels eines Schraubendrehereinsatzes 15 angesetzt, siehe 1, und der Motor wird mit Antriebsdruckluft über das Lufteinlaßventil versorgt, das durch die an dem Verriegelungskolben 26 gelagerte Betätigungsstange 28 in geöffneter Stellung gehalten wird.

Während der Gewindeformungsphase des Anziehvorgangs hat die Kontaktmuffe 31 keinen Kontakt mit der Oberfläche der Schraubenunterlage 32, was bedeutet, daß nicht nur die Kontaktmuffe 31, sondern auch die Stifte 46 und die Schaltmuffe 42 unter der Vorspannung der Feder 47 ihre vorderste Stellung einnehmen (siehe 1). Umgekehrt bedeutet dies, daß die innere Nut 43 der Schiebemuffe 42 gegenüber den Kugeln 39 versetzt liegt und letztere fest in ihren inneren Stellungen gehalten werden, so daß die äußere Nut 42 des Schubelements 20 angreifen.

In dieser Stellung der Schiebemuffe 42 ist das Schubelement 20 in Bezug auf die antreibende Kupplungshälfte 16 über die Kugeln 39 und die Arretiermuffe 36 axial verriegelt, und die Kupplungskugeln 19, die mit den Nockenflächen 17 zusammenwirken, sind nicht in der Lage, das Schubelement 20 so zu verschieben, daß die Kupplung 11 getrennt wird. Das bedeutet, daß der gesteigerte Drehmomentwiderstand während der Gewindeformung der Anzugsphase kein Auslösen der Kupplung 11 bewirkt.

Während der Kopf der Schraube sich der Unterlagenfläche 32 annähert, setzt die Kontaktmuffe 31 auf der Oberfläche auf und wird in Bezug auf das Schraubendrehergehäuse 10 nach rückwärts verlagert. Dieses führt zu einer sukzessiven Rückwärtsverlagerung der Stifte 46 und der Schaltmuffe 42, so daß die innere Nut 43 der Schaltmuffe 42 genau mit den Kugeln 39 zusammenfällt, wenn der Schraubenkopf auf der Unterlagenoberfläche 32 aufsetzt, wodurch es den Kugeln 39 ermöglicht wird, sich nach außen zu bewegen und das Schubelement 20 für eine axiale Verschiebung zu entriegeln und die Kupplung 11 zu trennen (siehe 2). Das abschließende Vorspannen der Schraube kann nun sicher bis zu dem gewünschten Drehmomentniveau vollendet werden, bei dem die Kupplung 11 trennt und ein Überdrehen verhindert.

Beim Auslösen der Kupplung 11 führt die relative Drehung der antreibenden und der angetriebenen Kupplungshälften 16, 18 zueinander zu einer Verlagerung des Verriegelungskolben 26, so daß die Betätigungsstange 28 sich vorwärts bewegen und ein Abschalten der Antriebsluftversorgung für den Motor bewirken kann.

Nach vollendetem Anziehen wird der Schraubendreher von der Schraube abgehoben, wobei die Feder 47 die Schaltmuffe 42, die Stifte 46 und die Kontaktmuffe 31 in ihre vorderen Stellungen drückt. Die Nut 43 der Schiebemuffe 42 wird aus der Flucht mit den Kugeln 39 bewegt und letztere gelangen wieder in Eingriff mit der Nut 41, wodurch das Schubelement 20 gegen axiale Verlagerung verriegelt und die Kupplung 11 daran gehindert wird, während einer nachfolgenden Gewindeformungsphase auszulösen.


Anspruch[de]
  1. Motorschraubendreher zum Anziehen selbstschneidender Schrauben, mit einem Gehäuse (10), einem Drehantriebsmotor, einer Abtriebswelle (12, 18), einer das Drehmoment begrenzenden Trennkupplung (11), die eine antreibende Kupplungshälfte (16), eine federnd vorgespannte angetriebene Kupplungshälfte (20) und Drehmoment übertragende Nockenmittel (17, 19) umfaßt, die zwischen der antreibenden Kupplungshälfte (16) und der angetriebenen Kupplungshälfte (20) angeordnet und dafür eingerichtet sind, die angetriebene Kupplungshälfte (20) zu überholen und gegen die Federvorspannung in eine Trennstellung zu verlagern, sobald ein gewünschtes Abtriebsdrehmoment erreicht ist, und einem an der Schraubenunterlage (32) angreifenden Kontaktelement (31), das am Vorderende des Gehäuses (10) abgestützt und relativ zu dem Gehäuse (10) in axialer Richtung der Abtriebswelle (12, 18) verschiebbar geführt ist, gekennzeichnet durch eine Arretiermuffe (36), die beide Kupplungshälften (16, 20) umschließt und relativ zu der antreibenden Kupplungshälfte (16) dauerhaft axial verriegelt ist, zwei oder mehr Sperrkugeln (39), die an der Arretiermuffe (36) gelagert und von der angetriebenen Kupplungshälfte (20) angreifbar sind, und eine axial verschiebbare Schiebemuffe (42), die die Arretiermuffe (36) umschließt und dafür eingerichtet ist, ein Verschieben der Sperrkugeln (39) zwischen einer die angetriebene Kupplungshälfte (20) verriegelnden Stellung und einer die angetriebene Kupplungshälfte (20) entriegelnden Stellung zu erlauben, wobei die Schiebemuffe (42) mit dem Kontaktelement (31) verbunden und dafür eingerichtet ist, die Sperrkugeln (39) in ihre die angetriebene Kupplungshälfte (20) entriegelnde Stellung zu verschieben, wenn das Kontaktelement (31) bei Kontakt mit der Schraubenunterlage (32) relativ zu dem Gehäuse (10) rückwärts verlagert wird.
  2. Motorschraubendreher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkugeln (39) in Öffnungen (38) in der Arretiermuffe (36) gehalten sind, die Sperrkugeln in den Öffnungen (38) zwischen ihren verriegelnden und entriegelnden Stellungen radial beweglich sind und die angetriebene Kupplungshälfte (20) für einen Eingriff der Sperrkugeln (39) in ihren Verriegelungsstellungen mit einer äußeren Umfangsnut (41) versehen ist.
  3. Motorschraubendreher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmuffe (42) mit einer inneren Nut (43) versehen ist, die bei einer Rückwärtsverschiebung der Schiebemuffe (42) eine radiale Bewegung der Sperrkugeln (39) von ihren Verriegelungsstellungen in ihre Entriegelungsstellungen ermöglicht.
  4. Motorschraubendreher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (47) so angeordnet ist, daß sie eine vorwärtsgerichtete axiale Vorspannkraft auf die Schiebemuffe (42) ausübt, um die Sperrkugeln (39) in ihre Verriegelungsstellungen zu drücken.
  5. Motorschraubendreher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (31) ein koaxial mit der Abtriebswelle (12, 18) angeordnetes Röhrenelement umfaßt.
  6. Motorschraubendreher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Betätigungsstifte (46) in dem Gehäuse (10) befestigt sind, die längs in einer Richtung parallel aber versetzt zu der Abtriebswelle (12, 18) verschiebbar sind und auf diese Weise das Kontaktelement (31) und die Schiebemuffe (42) miteinander verbinden.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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