DE2253032B2 - Drehschlagkupplung in einem druckmittelbetriebenen Schrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschlagkupplung in einem druckmittelbetriebenen Schrauber für den Ein- und Ausschraubvorgang, dessen Hammer- und Amboßklauen durch eine mit dem Amboß drehfest verbundene Steuerwelle kuppelbar sind, die die Be- und Entlüftung eines am Hammer angeordneten Zyünderraumes durch die Einrückbewegung der Kupplungskiauen steuert.

Bei einer bekannten Drehschlagkupplung dieser Art dient die den Hammer axial in Schlagstellung verschiebende Luft nur diesem Zweck und wird nach erfolger Verschiebung ausgeblasen, so daß der Hammer vor einem neuen Schlagzyklus in seine Ausgangsstellung zurückkehren kann, tüine zusätzliche Beschleunigung des umlaufenden Hammers gegenüber dem Roior des Antriebsmotors ist bei einem solchen Schrauber nicht ''5 möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Drehschlagkupplung der eingangs beschriebenen Art dahingehend abzuwandeln, daß der Hammer des Schlagschraubers gegenüber dem Antriebsrotor beschleunigt werden kann, der Hammer also mit einer größeren kinetischen Energie auf den Amboß aufzuschlagen vermag, ab diese durch den Rotor selbst trzeugt wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der Zylinderraum zwischen den Stirnflächen des Hammers und einem in Antriebsverbindung mit dem Rotor des Motors stehenden sowie mit den Steueröffnungen der Steuerwelle zusammenwirkenden Hammerkupplungsteiles angeordnet ist, wo bei mindestens ein mn ihm fest verbundenes Kupplungsglied vorgesehen ist das in Verbindung mit einer Manteikurve des Hammers eine Beschleunigungsein richtung bildet die vom Zylinderraum für die Einrück bewegung während dieser Bewegung zum Beschleunigen des Hammers in Umfangsnchtung antreibbar ist. Durch diese Anordnung trifft der Hammer, der durch den Rotor angetrieben und durch die Beschleunigung* einrichtung in Umfangsrichlung beschleunigt wird, mit größerer kinetischer Energie auf den Amboß auf als bei einer gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit des Hammers.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Sttuerwelle in einer Längsbohrung des Hammerkupp'ungsteiles gelagert unr! im Hammerkupplungsteii ist ein Kanal ausgebildet der in den Zylinderraum einmündet und mit dem Kanal der Steuerwelle in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Hammerkupplungsteiles relativ zum Amboß verbindbar ist. Dies bewirkt einen schnellen Ausstoß der Druckluftmenge, um jede Verzögerung in der Hammerrückführbewegung zu reduzieren. Diese Anordnung der Kanäle und Aussparungen in der Steuerwelle und deren Zusammenwirken mit dem Hammerkupplungsteii verhindert ferner, daß der Hammer während eines Operationszyklus einen zweiten Schlag ausführen kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung unterstutzt jede Rückprallbewegung des Hammers dessen Rückführbewegurrg und wird durch Herauspumpen der Restluft aus dem zwischen dem Hammer und dem Hammerkupplungsglied ausgebildeten Zylinderraum verbraucht, anstatt als rückwirkende Kraft über den Antriebsmotor auf die Bedienungsperson des druckmittelbetriebenen Schraubers übertragen zu werden. Darüber hinaus wird eine Drehschlagkupplung in einem druckmittelbetriebenen Schrauber geschaffen, die relativ wenige Antriebsteiie umfaßt, zu verlässig ist und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen 3 und 4 gekenn zeichnet.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Drehschlagkupplung dargestellt. Ir dieser Zeichnung zeigt

F i g. I einen Längsschnitt durch einen mit einer er findungsgemäßen Drehschlagkupplung ausgerüsteter Schrauber.

F i g. 2, 4, 6 und 8 Seitenansichten des Hammers, dei Hammerkupplungsteiles und des Ambosses in den ein zelnen Stellungen eines Arbeitszyklus,

F i g. 3. 5, 7 und 9 Schnitte längs der Linie 3-3 it F i g. 2, die die relative Stellung des Hammerkupp lungsteiies und des Ambosses in den entsprechendet F i g. 2, 4, 6 und 8 veranschaulichen, wobei die relativet Stellungen der Hammer- und Amboßklauen in unter brochenen Linien angedeutet sind,

F i g. 10 einen Schnitt längs einer der Lage der Lin'u 3-3 in F i g. 2 entsprechenden Linie durch eine anden

Ausführungsform der mit dem Amboß drehfest verbundenen Steuerwelle, die Tür zwei Schläge pro Umdrehung des Hammerkupplungsteiles ausgebildet ist. und

F i g. U einen Schnitt längs der Linie IM ; in F i g. 1.

In der Zeichnung ist ein druckmit'elbetriebener Schrauber dargestellt und als Ganzes »nit IO bezeichnet Der Schrauber 10 umfaßt ein Gehäuse 12 mit einem Handgriffteil 14. Ein im Gehäuse angeordneter Antriebsmotor 16 umfaßt einen Rotor 18. Der Motor 16 ist von einrm üblichen Typ, vie er im allgemeinen in druckluftberriebenen Werkzeugen verwendet wird. Dem Motor 16 wird Druckluft über einen Kanal 20 zugeführt, in dem ein der Steuerung der Druckluft dienendes Ventil 22. üblicher Konstruktion vorgesehen ist. Das Ventil 22 ist in der geschlossenen Stellung federbelastet und kann durch einen Drücker 24 geöffnet werden, um Druckluft zum Motor 16 gelangen zu lassen. Der Schrauber 10 umfaßt ferner ein Motorreversierveniil. das als Ganzes mit 26 bezeichnet ist. Das Ventil 26 kann durch einen Hebel 28 in eine Stellung gebracht werden, in der Druckluft zu Motoreinlaßschlitzen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, gelangen kann, am dem Motor 16 eine andere Drehrichtung zu geben. Der Schrauber 10 umfaßt ferner einen Gehäuseteil 32. der durch einen Ring 34 lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Ring 34 ist durch geeignete Befestigungselemente, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, mit dem Gehäuseteil verbunden. Der Gehäuseteil 32 umfaßt einen ah Ganzes mit 33 bezeichneten Schlagmechanismus.

Der Rotor 18 des Motors 20 erstreckt sich durch ein Lager 35 in das Innere des Gehäuseteiles 32 hinein und steht mit einem drehbaren Hammerkupplungsteil 36 durch eine Längsverzahnung 38 in Antriebsverbindung. Der Hammerkupplungsteil 36 weist eine zylindrische äußere Mantelfläche 40 und eine zylindrische Aussparung 42 auf, die zu einem Ende hin geöffnet ist. Der Hammerkupplungsteil 36 umfaßt ferner eine Mittelbohrung 44, in die ein im Durchmesser abgesetzter Teil 46 der Rotorwelle hineinragt und dort dichtend von einem O-Ring 48 umgeben ist.

Der Hammerkupplungsteil 36 lagert ein im wesentlic en zylindrisches Element 50, das den Hammer des Schlagwerkes 33 bildet. Dieser Hammer 50 umfaßt eine zylindrische innere Mantelfläche 52, die >o bemessen ist, daß sie eng ujf die äußere Oberfläche Ά des Hammerkupplungsteiles 36 paßt. Der Hammer 50 ist jedoch nur begrenzt axial verschiebbar und drehbar relativ zum Hammerkupplungsteil 36 gelagert. Der Hammer 50 bildet ferner zusammen mit dem Hammerkupplungsteil 36 einen ausdehnbaren Zylindenaum 54, in den ein Druckmedium eingeführt werden kann, um auf eine Druckfläche 56 einzuwirken und den Hammer gegenüber dem Hammerkupplungsteil axial zu verschieben und zu verdrehen, wie später näher erläutert werden wird. An einem Ende des Hammers sind zwei Hammerklauen 58 einstückig mit dem Hammer ausgebildet und um 180° radial versetzt angeordnet.

Wie den F i g. 2,4,6, 8 und 11 zu entnehmen ist, sind der Hammer 50 und der Hammerkupplungsteil 36 durch eine Beschleunigungseinrichtung miteinander verbunden, die ein durch einen zylindrischen Stift 60 gebildetes Kupplungsglied umfaßt, das am Hammerkupplungsteil 36 befestigt ist und radial von der Oberfläche 40 vorspringt. Das Kupplungsglied 60 liegt in einer etwa dreieckig geformten Mantelkurve 62, die im Hammer 50 ausgebildet ist und zwei in axialer Richtung konvergierende Oberflächen 64 und 66 umfaßt. Die Ekken der etwa dreieckig geformten Mantelkurve 62 sind mit Radien versehen, die etwas größer bemessen sind als eine Hälfte des Durchmessers des zylindrischen Kupplungsgliedes 60. Der zwischen den Oberflächen 64 und 66 eingeschlossene Winkel beträgt etwa 90 bis 100°, wobei der Scheitel des Winkels motorseitig liegt

Das Schlagwerk 33 umfaßt ferner einen Amboß 68, der drehbar in einem Lager 70 gelageri ist, das im Gehäuseteil 32 angeordnet ist. Der Amboß 68 umfaßt ein Abtriebsende 72. das in üblicher Weise gestaltet ist, um ein auf eine Mutter aufsetzbares Werkzeug od. dgl. aufnehmen zu können. Zwei sich radial erstreckende Klauen 74 sind am Amboß 68 ausgebildet und bilden Vorsprünge, auf die die Klauen 58 des Hammers 50 in bek?nnter Weise auftreffen.

Das entgegengesetzte Ende des Ambosses trägt eine Steuerwelle 76, die sich in enger Passung und im wesentlichen flüssigkeitsdicht durch eine öffnung 78 im Hammer 50 hindurch in eine Bohrung 80 im Hammerkupplungsteil 36 hineinerstreckt. Die Steuerwelle 76 weist einen Axialkanal 82 auf, der mit einem Radialkanal 84 und einem sich axial erstreckenden Kanal 86 verbunden ist, der sich vollständig durch den Rotor 18 hindurcherstreckt. Der Kanal 86 steht seinerseits mit dem Kanal 20 üher den Kanal 87 in Verbindung.

Der Amboß umfaßt ferner eine Längsnut 88, die im Umfang der Steuerwelle 76 ausgebildet ist und, wie F i g. 1 und 5 zeigen, in Verbindung mit einem Kanal 90 und einem Kanal 92 steht, die im Hammerkupplungsteil 36 vorgesehen sind. Der Kanal 90 ist als Radialnut gestaltet und zum Zylinderraum 54 hin geöffnet. Der Kanal 92. der zusammen mit der Längsnut 88 einen Auslaßkanal bildet, ist zum Äußeren des Gehäuseteiles 32 hin geöffnet. Eine Öffnung 94 im Gehäuseteil 32 leitet Druckmittel einem Kanal 96 zu, der ein Teil des Auslaßkanais des Motors 16 bildet. Die Kanäle 90 und 92 im Hammerkupplungsteil 36 wirken mit der Nut 88 und dem Kanal 84 im Amboß 68 zusammen, um ein drehbares Ventil zu bilden, über das Druckmittel dem Zylin derraum 54 zugeführt bzw. aus diesem abgeleitet wird. Die Wirkung des drehbaren Ventils ist der sich anschließenden Beschreibung eines Arbeitszyklus des Schlagwerkes 33 besser zu entnehmen.

Zum Zuführen eines Druckmediums, beispielsweise von Druckluft zum Schrauber 10, wird das Ventil 22 geöffnet und das Reversierventil 26 so eingestellt, daß der Motor 16 umläuft, wodurch der Hammer 50 in die durch Pfeile angedeutete Drehrichtung in Umlauf versetzt wird, wobei das Kupplungsglied 60 in der Mantelkurve 62 in der in F i g. 2 veranschaulichten Stellung liegt. In dieser Lage ist der Zylinderraum 54 entlüftet, und der Hammer ist axial zurückgezogen, so daß dessen Klauen 58 nicht mit den Klauen 74 in Berührung kommen können. Der F i g. 3 ist zu entnehmen, daß der Kanal 90 nicht mit der Längsnut 88 oder dem Kanal 84 in Verbindung steht. Es wird dabei angenommen, daß der Amboß 68 sich durch den Widerstand eines Befestigungselementes, beispielsweise einer Mutter, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und durch den Schrauber 10 angezogen oder gelöst werden soll, lücht bewegt. Da sich der Hammerkupplungsteil 36 und der Hammer in die in F i g. 5 und 6 dargestellte Lage drehen, wird der Kanal 84 dann voll mit dem Kanal 90 fluchten, um Druckluft dem Zylinderraum 54 zuzuführen. Diese die Fläche 56 beaufschlagende Druckluft hat bereits den Hammer 50 axial zum Amboß 68 hinbewegt, wobei der Hammer gleichzeitig durch das Auflaufen des Kupplungsgliedes 60 an der geneigten Fla-

ehe 64 gegenüber dem Hammerkupplungsteil 36 in seiner Umdrehung beschleunigt wird. Wenn dem Zylinderraum 54 Druckluft zugeführt wird, bewegt sich der Hammer 50 von der in F i g. 4 und 5 veranschaulichten Stellung in die in Fig.6 und 7 dargestellte. Während der Bewegung aus der in F i g. 2 gezeigten Lage in die in Fig.6 dargestellte, hat sich der Hammer 50 axial gegenüber dem Amboß so bewegt, daß die Klauen 58 genau axial mit den Klauen 74 des Ambosses fluchten. Der Hammer 50 hat sich ferner während dieser Bewegung gegenüber dem Hammerkupplungsteil 36 in seiner Umdrehung so beschleunigt, daß die gesamte kinetische Drehenergie des Hammers größer ist als die kinetische Drehenergie des Hammers, die ihm allein durch das Umlaufen des Rotors gegeben wird. Infolgedessen ist der auf den Amboß 68 ausgeübte Schlag größer und die Druckluft, die zum Bewegen des Hammers verwendet wird, ist wirksamer ausgenutzt als bei bekannten Schlagwerken.

Eine Anzahl von Faktoren, beispielsweise die Motorgröße, der Druck der Arbeitsluft, das Trägheitsmoment des Motors und des Hammers, die Stellung zwischen den zusammenwirkenden Hammer- und den Amboßklauen und die Anordnung des Umlaufventils, wirken bei dem erfindungsgemäßen Schrauber zusammen. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß ein verbesserter Schrauber, der zum Anziehen von '/z-Zoll-Muttern bestimmt ist, einen üblichen sechsflügeligen Druckluftmotor verwenden kann, dessen Rotordurchmesser und Rotorlänge etwa 32 mm betragen. Das kombinierte Massenträgheitsmoment des Motorrotors 18 und des Hammerkupplungsteiles 36 im Bezug zur Rotorachse beträgt etwa 0,00082 kg/cm/sec² und das Massenträgheitsmoment des Hammers 50 etwa 0,0014 kg/cm/sec². Die durch das Kupplungsglied 60 und die Auflauffläche 64 bewirkte Winkelverschiebung des Hammers 50 gegenüber dem Hammerkupplungsteil 36 beträgt etwa 20°. Zusammen mit den vorerwähnten Bedingungen wurde die gewünschte Winkelverstellung zwischen den zusammenwirkenden Oberflachen der Klauen 58 und 74 als günstig befunden, wenn sie in der Größenordnung von 75 bis 95° dann liegt, wenn der Kanal 90 beginnt mit dem Kanal 84 zu fluchten. Bei einem angemessenen Kanalquerschnitt, der ein Drosseln des Luftstromes zur Kammer 54 verhindert, und einem Zufuhrdruck vom 70 bis 90 psi wurde ein zeitliches Zusammenwirken gewählt durch das die Ecke 97 der Mantelkurve, die durch die beiden konvergierenden Flächen 64 und 66 gebildet ist, gerade noch nicht vom Kupplungsglied 60 in dem Moment berührt wird, wenn die Klauen 58 des Hammers auf diejenigen 74 des Ambosses auftreffen. Dies ist die in F i g. 6 und 7 dargestellte Lage und, wie der F i g. 7 zu entnehmen ist. steht der Kanal 90 im Augenblick des Auftreffens an der Schwelle der Ausrichtung mit der Längsnut 88.1st der Kanal 90 und die Nut 38 ausgerichtet, kann sich der Druck in dem Zylinderraum 54 über den Kanal 90. die Nut 88 und den Kanal 92 vom Gehäuseteil 32 nach außen entlüften und dabei eventuell aber den Kanal 94 das Äußere des Schrauben erreichen. Nach dem Auftreffen dreht sich der Hammerkupplungsteil 36 aus der in F i g. 6 und 7 dargestellten Lage weiter, um in die in F i g. 8 und 9 veranschaulichte 2:u gelangen, in der der Kanal 90 in voller Verbindung mit der Längsnut 88 steht. Durch das Entlüften des Zylinderraumes 54 von Druckluft wird die Umdrehung des Hammerkupplungsteiles 36 zusammen mit dem Drehwidersland des Ambosses 68 und der Rückprallwirkung des Hammers 50 eine axiale Wegbewegung des Hammers von den Klauen des Ambosses bewirken, wenn die Fläche 64 am Kupplungsglied 60 entlanggleitet. Der Hammer und der Hammerkuppiungsteil 36 lauten zusammen weiter um, aus der in F i g. 8 dargestellten Lage in diejenige, die in F i g. 2 veranschaulicht ist, in der der Schlagzyklus von Neuem beginnen wird. Bei der in F i g. 1 der Zeichnung dargestellten Ausbildung des Schlagwerkes 33 wird jeweils ein Schlag pro Umlauf des Hammerkupplungsteiles 36 erzeugt.

Der in F i g. 2 bis 9 veranschaulichte Zyklus zeigt den Amboß zur Eräuterung in einer feststehenden Lage Der Amboß wird jedoch mit jedem Schlag ein zunehmendes Stück gedreht werden, bis der Widerstand gegen ein Umlaufen von den Schlagen des Hammers 50 überwunden wird. Das Rückkehren des Hammers von der in F i g. 6 bis 8 dargestellten Lage wird durch das Pumpen des Druckmediums aus dem Zylinderraum 54 gedämpft. Es wird angenommen, daß die Beschleunigungseinrichtung, die durch den Stift 60 und die Mantelkurve 62 gebildet ist, beim Auftreffen einen minimalen oder vernachlässigbaren Geschwindigkeitsverlust des Hammerkupplungsteiles 36 und des Rotors 18 des Motors bewirken und ebenfalls eine geringe Beschleunigung des Motors vor dem Ausüben des nächsten Schlages.

F i g. 10 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Steuerwelle 76, die mit 100 bezeichnet ist. Diese abgewandelte Steuerwelle 100 umfaßt einen Querkanal 102, der mit einem Kanal 104 in Verbindung steht, der dem Kanal 82 im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 entspricht. Wie F i g. 10 zeigt, ist der Kanal 102 zum Umfang der Steuerwelle 100 an zwei um 180° versetzten Stellen geöffnet. Die Steuerwelle 100 umfaßt ferner Nuten 106 und 108, die in ihrem Umfang ausgebildet sind. Die Nuten 106 und 108 dienen zur Verbindung des Kanales 90 mit dem Kanal 92 im Hammerkupplungsteil 36. um den Zylinderraum 54 von Druckluft zu entlüften. Die Ausführung nach Fig. 10 ist funktionsmäßig die gleiche wie die in F i g. 1 veranschaulichte, jedoch mit dem Unterschied, daß die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform zwei Schläge des Hammers gegen den Amboß bei jedem Umlauf des Hammerkupplungsteiles 36 bewirkt, was jedem Fachmann leicht verständlich ist. Ferner ist klar, daß das in F i g. 1 bis 11 veranschaulichte Schlagwerk in beiden Drehrichtungen des Rotors 18 Schläge auszuüben vermag. Die Wirkung des Schlag Werkzeuges in einer den Meilen entgegengesetzter Richtung ist im wesentlichen die gleiche, jedoch mit dei Ausnahme, daß die Räche 66 der Mantelkurve 62 mi dem Kupplungsglied 60 zusammenwirkt um eine korn binierte Axial· und Drehbewegung des Hammers 5( gegenüber dem Hammerkupplungsteil 36 zu bewirken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehschlagkuppiung in einem druckmittelbetriebenen Schrauber für den Ein- und Ausschraub- Vorgang, dessen Hammer- und Amboßklauen durch eine mit dem Amboß drehfest verbundene Steuerwelle kuppelbar sind, die die Be- und Entlüftung eines am Hammer angeordneten Zyünderraumes durch die Einrückbewegung der Klauenkupplung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum zwischen den Stirnflächen des Hammers (50) und einem in Antriebsverbindung mit dem Rotor (18) des Motors (16) stehenden sowie mit den Steueröffnungen der Steuerwelle (76) zusammenwirkenden Hammerkupplungsteiles (36) angeordnet ist, wobei mindestens ein mit ihm drehfest verbundenes Kupplungsglied (60) vorgesehen ist das in Verbindung mit einer Mantelkurve (62) des Hammers eine Beschleunigungseinrichtung bildet, die vom Zylinderraum für die Einrückbewegung während dieser Bewegung zum Beschleunigen des Hammers in Umfangsrichtung antreibbar ist.

2. Drehschlagkupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (76) in einer Längsbohrung (80) des Hammerkupplungsteiles (36) gelagert ist und daß im Hammerkupplungsteii (36) ein Kanal (90) ausgebildet ist, der in den Zylinderraum einmündet und mit dem Kanal (82. 84) der Steuerwelle (76) in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Hammerkupplungsteiles (36) relativ zum Amboß (68) verbindbar ist

3. Drehschlagkupplung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (76) in ihrer Mantelfläche eine Längsnut (88) aufweist, die beim Umlaufen des Hammerkupplungsteiles (36) relativ zum Amboß (68) mit dem Kanal (90) und einem Auslaßkanal (92) im Hammerkupplungsglied (36) zum Entlüften des Zylinderraumes (54) verbindbar ist.

4. Drehschlagkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkurve (62) der Beschleunigungseinrichtung mit axial geneigten Flächen (64. 66) im Hammer ausgebildet ist