-
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen
Impuls-Schraubenschlüssel, der mit einem hydraulischen Impulsgenerator
versehen ist, welcher als Ersatz für ein herkömmliches
Schlagwerkzeug, wie beispielsweise einen mechanischen
Schlagmechanismus, arbeitet.
-
Es ist ein hydraulischer Impulsschraubenschlüssel bekannt,
der einen hydraulischen Impulsgenerator aufweist, welcher
drehbar in einem Gehäuse befestigt ist und eine Buchse und
einen mit Lamellen versehenen Amboß, eine Antriebswelle,
die in dem Amboß integriert ist und über das vordere Ende
des Gehäuses vorsteht, und einen Luftmotor, der hinter der
Buchse vorgesehen ist, zum Antreiben der Buchse enthält.
Ein Drehwerkzeug, das am Ende der Antriebswelle befestigt
ist, wird auf einer Mutter oder dgl. montiert, um diese
festzuziehen oder zu lösen. Wenn der Widerstand gegenüber
dem Amboß zunimmt, um diesen am Drehen mit der
Antriebswelle zum Festziehen einer Mutter oder dgl. zu hindern,
erzeugt das zwischen der Büchse und dem Amboß eingeschlossene
Öl ein Schlag-Dreh-Moment.
-
Ein derariges Schlagmoment wird aufgrund eines hohen
Druckes erzeugt, der in einer von zwei Ölkammern gebildet wird,
die zwischen dem Amboß und der Buchse ausgebildet und durch
eine Lamelle getrennt sind. Da es bei den bekannten
Momenten-Schraubenschlüssel übliche Praxis ist, eine einzige
Lamelle zu verwenden und somit den Amboß und die Buchse im
Querschnitt asymmetrisch zu formen, werden unvermeidbar
Vibrationen erzeugt.
-
Um eine große Schlagkraft aufzuweisen, ist es erforderlich,
eine große Lamelle vorzusehen. Um eine derartige Lamelle
aufzunehmen, muß der Schraubenschlüssel selbst groß sein.
-
Einige der bekannten Schraubenschlüssel verwenden eine
Zwei- oder Vierlamellen-Konstruktion. Aber diese haben
einen eher komplizierten Mechanismus und sind somit schwer
zusammensetzbar.
-
Die UK-Patentanmeldung GB-2136719 A offenbart einen
kraftbetriebenen Schraubenschlüssel mit einem hydraulischen
Impulsmomentgenerator, der wiederum eine ölgefüllte Buchse
umfaßt, die ein im Allgemeinen ovales Innenprofil und eine
Antriebswelle aufweist, welche koaxial innerhalb der Buchse
montiert ist. Die Welle trägt zwei in Schlitzen
verschiebbar befestigte Lamellen und weist Deckenrippen auf, die im
allgemeinen rechtwinkelig zu den Schlitzen sind. Die Buchse
hat mindestens vier Dichtungspunkte, die an beabstandeten
Stellen auf der Innenumfangsfläche der Buchse ausgebildet
sind, wobei die Mitte von zwei gegenüberliegenden
Dichtungspunkten um einige Grad exzentrisch angeordnet ist,
relativ zu einer geraden Linie, die durch die Mitte des
Buchsenraumes verläuft. Die Lamellen bilden mit den
Dichtungspunkten Abdichtungen, so daß ein Impuls an der
Antriebswelle bei jeder Umdrehung der Buchse relativ zur
Welle erzeugt und beiden Lamellen zugeführt wird, wodurch
ein verbessertes Gleichgewicht des Ausgabemoments erreicht
wird.
-
Aus US-Patent Nr. 3196636 ist eine Dichtungseinrichtung für
ein Impulswerkzeug bekannt, das fluidartige Spindelmittel
aufweist, wobei die Dichtungseinrichtung die Impulsleistung
des Impulswerkzeuges erhöht und nur einen Impuls pro
Umdrehung des Rotationselements des Impulswerkzeuges vorsieht.
Ferner verhindert die Dichtungseinrichtung im wesentlichen
den Fluidausfluß aus dem Hochdruckbereich des Hohlraumes im
Innengehäuse des Werkzeuges zu dem Niederdruckbereich,
während der Impulswirkung aus und eliminiert den herkömmlichen
Tastungsschlitz in der Spindellamelle. Dies wird durch
Vorsehen einer verbesserten Dichtungseinrichtung erreicht, die
Gehäusemittel aufweist, welche ein Fluid enthalten,
Antriebsmittel, die betriebsbereit mit einem der
Gehäusemittel verbunden sind, und Spindelmittel, um eine relative
Drehbewegung zwischen den Gehäusemitteln und den
Spindelmitteln zu bewirken, wobei das andere der Gehäusemittel und
der Spindelmittel in den Gegenstand eingreifen können. Die
Durchlauf-Spindellamelle in den Spindelmitteln kann während
jeder Umdrehung der jeweiligen Drehbewegung einmal in
Stegmittel in dem Gehäuse eingreifen, um einen Bereich des
Fluids dynamisch abzudichten, so daß der Druck in dem
Bereich zunimmt und dadurch die anderen der Gehäusemittel und
Spindelmittel zum Drehen relativ zu den einen und zum
Aufbringen eines Moments auf den Gegenstand veranlaßt werden.
Eines der Stegmittel und die Spindellamelle sind versetzt
von dessen Mittellinie angeordnet.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Impulsschraubenschlüssel, wie
auch beim Stand der Technik, dreht sich der Amboß, während
der Drehwiderstand der Antriebswelle relativ niedrig ist,
und hält die gleiche Geschwindigkeit wie die Buchse mit dem
dazwischen angeordneten Öl bei. Wenn aber die Mutter
stärker angezogen wird und mehr Widerstand bietet, nimmt die
Drehgeschwindigkeit des Ambosses ab, bis die
Dichtungsrippen auf dem Amboß in dichtendem Kontakt mit den jeweiligen
Dichtungsrippen auf der Buchse gelangen und die oberen
Lamellenenden gleichzeitig mit den jeweiligen Dichtungsrippen
auf der Buchse in Kontakt gelangen, um den Öldruck in den
Hochdruckkammern zu erhöhen, und einen Schlag zu erzeugen.
Eine weitere halbe Drehung der Buchse aus dieser Stellung
bringt die Dichtungsrippe aus dem Amboß in Dichtkontakt mit
den jeweiligen Dichtungsrippen auf der Buchse, aber hält
die äußeren Lamellenenden in Abstand von den jeweiligen
Dichtungsrippen der Buchse. Somit kann in dieser Stellung
keine Öldruckzunahme stattfinden.
-
Aus dem vorangehenden ist ersichtlich, daß pro Umdrehung
der Buchse ein Schlag erzeugt wird.
-
Da der erfindungsgemäße und in Anspruch 1 definierte Amboß
mit zwei Lamellen versehen ist, so daß pro Umdrehung ein
Schlag abgegeben wird, müssen der Amboß und die Buchse
nicht asymmetrisch ausgebildet sein. Dies minimiert die
Vibrationserzeugung. Die auf den Amboß montierten Lamellen
weisen verjüngte oder in verschiedene Richtungen
abgeschrägte, äußere Enden auf, so daß sich die Verbindunglinie
der Lamellenspitzen bezüglich dem Rotationsmittelpunkt des
Amboß in einer versetzten Position befindet. Folglich kann
der Amboß eine genau lateralsymmetrische Form annehmen. Da
die beiden Lamellen die gleiche Form aufweisen und beim
Zusammenbauen nur einander gegenüberliegend montiert werden
müssen, sind sie auch einfach herzustellen und
zusammenzubauen.
-
Der Amboß ist an seinem Außenumfang mit einem
gegenüberliegenden Paar axialer Dichtungsrippen in einer Richtung
senkrecht zu den Lamellenbefestigungsbereichen ausgebildet. Die
Buchse ist an ihrem Innenumfang mit axialen Dichtungsrippen
in Breitenrichtung des Innenumfangs zum dichtenden
Kontaktieren der Dichtungsrippen auf dem Amboß und mit einer
achsialen Dichtungsrippe in Längsrichtung an einer Seite zum
dichtenden Kontaktieren der Lamellenspitze entweder in
normaler oder umgekehrter Stellung und an der anderen Seite
mit zwei axialen Dichtungsrippen zum jeweiligen dichtenden
Kontaktieren der Lamellenspitzen bei normaler bzw.
umgekehrter Stellung, ausgebildet. Somit wird sowohl in der
normalen, als auch in der umgekehrten Stellung eine
ausreichende Schlagkraft geschaffen.
-
Andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden anhand
der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen offensichtlich. Es zeigt:
-
Figur 1 eine vertikale Seitenschnittansicht eines Bereiches
des erfindungsgemäßen Impulsschraubenschlüssels; und
-
Figuren 2 bis 4 vergrößerte Querschnittansichten, die die
Wirkungsweise des Impulsschraubenschlüssels darstellen.
-
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, bezeichnet Bezugszeichen
1 in Figur 1 einen Körper des die Erfindung darstellenden
Impulsschraubenschlüssels Ein herkömmlicher Druckluftmotor
ist im Körper montiert. Im Unterteil des Körpers 1 ist ein
Griff 2 ausgebildet, in dem ein Ventil zum Ein- und
Ausschalten des Druckluftmotors und ein Ventil zum Umkehren
der Drehrichtung des Druckluftmotors befestigt ist. Diese
Ventile werden durch einen Ein-/Aushebel 3 und einen Hebel
4 zum Umkehren der Drehrichtung betätigt, an der
Vorderseite des Griffes 3 vorgesehen sind.
-
Am vorderen Ende des Körpers 1 ist ein Gehäuse 5 starr
befestigt, welches einen hydraulischen Impulsgenerator A
gemäß der vorliegenden Erfindung aufnimmt. Diese
Kraftübertragungsvorrichtung umfaßt einen Amboß 6, eine Buchse 7,
die auf dem Amboß 6 befestigt ist, und zwei Lamellen 8 und
9, die lose in einem Längsschlitz montiert sind, der durch
den Amboß 6 geschnitten ist. Die Buchse 7 weist einen
elliptischen Innenumfang auf, der exzentrisch bezüglich des
Rotationsmittelpunktes des Amboßes 6 angeordnet ist. Die
Lamellen 8 und 9 sind durch Federn 14 voneinander weg
vorgespannt, so daß sie gegen die Innenoberfläche der
Buchse 7 gedrückt werden.
-
Die Buchse 7 ist an ihrem vorderen Ende mit einer vorderen
Wand 10 und an ihrem hinteren Ende mit einer hinteren Wand
11 versehen. Auf dem vorderen Ende des Amboß 6 ist eine
Antriebswelle 12 vorgesehen, die durch die vordere Wand 10
hervorragt. An der Rückseite der hinteren Wand 11 ist eine
integrierte Welle 13 vorgesehen, welche mit der
Antriebswelle des Druckluftmotors verbunden ist.
-
Die Buchse 7 ist relativ zum Amboßes 6 drehbar und ist an
ihrem Innenumfang mit einem gegenüberliegenden Paar axialer
Dichtungsrippen 15 und 16 in Richtung der kleineren Achse
der Ellipse und mit einer axialen Dichtungsrippe 17 an
einer Seite in Richtung ihrer längeren Achse und zwei axialen
Dichtungsrippen 18 und 19 an der anderen Seite ausgebildet.
-
Der Amboß 6 weist umgekehrt ein gegenüberliegendes Paar
axialer Dichtungsrippen 21 und 22 auf seinem Außenumfang
auf, die in dichtendem Kontakt mit der Dichtungsrippe 15
bzw. 16 auf der Buchse treten können.
-
Die äußeren Enden 23, 24 der Lamellen 8 und 9 sind verjüngt
oder abgeschrägt. Da sie in verschiedene oder asymmetrische
Richtungen abgeschrägt sind, ist die Verbindungslinie der
Enden 23 und 24 bezüglich des Rotationsmittelpunktes des
Amboßes 6 versetzt.
-
Ein Sicherheitsventil 25, das in einer
Entspannungsrohrleitung vorgesehen ist, dient zum Einstellen des Durchsatzes
durch die Rohrleitung und somit zum Einstellen der
Schlagkraft.
-
Eine automatische Ölzufuhreinheit B umfaßt einen axialen
Öl-Speicherraum 30, ein Druckventil 31, das im Raum
verschiebbar
montiert ist und eine Feder 32 zum Vorspannen des
Ventils 31, um den Raum unter Druck zu setzen. Der
Öl-Speicherraum 30 ist mit einem Innengewinde in seinem hinteren
Umfang ausgebildet, in den ein Schraubverschluß 33
eingesetzt ist. Der vordere Bereich der Ölspeicherkammer 30 ist
mit dem Niederdruck-Raum b durch ein schmales Loch 34
verbunden. Beim Zusammensetzen wird nachdem der vordere Teil
der Kammer 30 mit Öl gefüllt wurde, das Ventil 31, die
Feder 32 und ein Ring 35 nacheinander in den Raum 30
eingesetzt mit genug Raum zwischen dem Ventil 31 und dem Ring
35, um dem Ventil 31 ein Rückwärtsbewegen zu ermöglichen.
Schließlich wird der Schraubverschluss 33 in
Schraubeingriff mit dem Innengewinde gebracht, um das hintere Ende
der Kammer 30 abzudichten. O-Ringe werden in ringförmigen
Nuten eingepaßt, die im Außenumfang des Ventils 31 und im
vorderen Außenumfang des Schraubverschlusses 33 gebildet
sind, um Luft- und Flüssigkeitsundurchlässigkeit im Raum 30
beizubehalten.
-
Im Betrieb wird ein Drehwerkzeug, das am Ende der
Antriebswelle 12 befestigt ist, auf eine festzuziehende Mutter
montiert und der Hebel 3 wird gedrückt, wobei der Hebel 4 in
eine normale Drehstellung gesetzt wird.
-
Der Druckluftmotor beginnt die Buchse 7 des hydraulischen
Impulsgenerators A im Uhrzeigersinn in Richtung der Pfeile
in den Figuren 2, 3 und 4 zu drehen. Zu Beginn wird, da der
Mutter wenig Widerstand entgegentritt, die Rotation der
Buchse 7 gleichmäßig durch in den Hochdruckräumen a
befindliches Öl auf die Lamellen 8 und den Amboß 6 übertragen, um
die Antriebswelle 12 und folglich die Mutter mit einer
hohen Geschwindigkeit zu drehen.
-
Wenn die Mutter zum stärkeren Festziehen des Gegenstandes
gedreht wird, nimmt die Belastung auf die Mutter allmählich
zu, so daß es schwierig wird, die Mutter zu drehen und
somit
der Widerstand zum Amboß 6 zunimmt. Da die Buchse 7
sich während der ganzen Zeit mit konstanter Geschwindigkeit
dreht, fallen der Amboß 6 und die Lamellen 8 und 9 in der
Rotationsgeschwindigkeit hinter die Buchse 7 zurück, was in
der Kontraktion des Volumens der Hochdruckkammern a und in
der Expansion des Volumens der Niederdruckkammern b
resultiert.
-
Im in Figur 2 gezeigten Zustand treten die Dichtungsrippen
21 und 22 auf dem Amboß 6 in dichtenden Kontakt mit den
Dichtungsrippen 15 und 16 auf der Buchse, und gleichzeitig
weisen die Dichtungsrippen 17 und 18 auf der Buchse 7
dichtenden Kontakt mit den Endflächen 23 und 24 der
Lamellen 8 bzw. 9 auf, wobei ein hoher Druck in jeder
Hochdruckkammer a gebildet wird. Das Hochdrucköl in den Kammern
wirkt auf die Lamellen 8 und 9, die eine Schlagkraft auf
den Amboß 6 abgeben, um ein gewünschtes Schlagmoment zu
erzeugen.
-
Wenn die Buchse 7 sich weiter um 90º in die in Figur 3
gezeigte Stellung dreht, kommen die Dichtungsrippen 21 und 22
auf dem Amboß 6 von jeder der Dichtungsrippen 15, 16, 17,
18 und 19 auf der Buchse 7 freigehalten, wodurch der Raum,
der zwischen dem Amboß 6 und der Buchse 7 gebildet ist, auf
dem gleichen Druckniveau gehalten wird. Somit wird in
diesem Zustand kein Schlag erzeugt.
-
Wenn die Buchse 7 um weitere 90º in die Stellung wie in
Figur 4 dargestellt gedreht wird, kommen die Dichtungsrippen
21 und 22 auf dem Amboß 6 in dichtenden Kontakt mit den
Dichtungsrippen 16 bzw. 17 auf der Buchse 7, wohingegen die
Lamellen 8 und 9 mit keinem der Dichtungsvorsprünge 17, 18
und 19 auf der Buchse 7 in Eingriff gelangen, wodurch die
Hochdruckkammern a in Verbindung mit den Niederdruckkammern
b gesetzt werden. Folglich wird auch in diesem Zustand
kein Schlag erzeugt.
-
Wenn sich die Buchse 7 weiter aus der Stellung von Figur 4
um 180 º in die gleiche Richtung dreht, um in die Stellung
von Figur 2 zurückzukehren, wird ein weiterer Schlag
erzeugt. Wenn die Buchse 7 in umgekehrte Richtung gedreht
wird, werden die Lamellen 8 und 9 in entgegengesetzter
Weise wie in den Zeichnungen gezeigt, geneigt. Folglich
wird eine Schlagkraft bei der Stellung von Figur 4 erzeugt.
-
Ein Teil des in der Hochdruckkammer a befindlichen Öls
fließt durch einen Durchlaß 26 in die Niederdruckkammer b,
wobei der Durchsatz auf dem Weg durch das Sicherheitsventil
25 gedrosselt wird, so daß die Zunahme der Druckdifferenz
zwischen den Kammern a und b unter einen vorgegebenen Wert
geregelt wird, wodurch das Schlagmoment, das auf die
Lamellen 8 wirkt, innerhalb eines gleichmäßigen Niveaus gehalten
wird.
-
Diese Aktion findet während jeder Drehung der Buchse 7
statt, um der Antriebswelle 12 ein Schlagmoment zu
verleihen und die Mutter anzuziehen. Um die Mutter zu lösen, wird
der Hebel 4 in die Umkehrstellung bewegt, um den
Druckluftmotor umzukehren, wodurch der hydraulische Impulsgenerator
umgekehrt wird.
-
Während des Betriebes des Schraubenschlüssels läuft das Öl
in den Kammern a und b teilweise aus, um dessen Volumen in
den Kammern zu verringern. In dieser Ausführungsform fließt
jedoch, da das Öl in der Speicherkammer 30 normalerweise
durch das Druckventil 31 unter Druck gehalten wird, das
durch die Feder 32 vorgespannt ist, ein Teil des Öles in
der Kammer 30 durch ein schmales Loch 34 in die Kammern a
und b, jedesmal wenn eine Reduzierung des Ölvolumens in den
Kammern a und b vorliegt, um eine derartige Reduktion
auszugleichen.
-
In einer anderen, in Figur 6 dargestellten Ausführungsform
wird ein Hochdruckgas zwischen dem Ventil 31 und dem
Schraubverschluß 33 abgedichtet, um das Ventil 31 unter
Druck zu setzen. Diese Anordnung vollführt im wesentlichen
die gleichen Funktionen wie die in Figur 5 gezeigte.
-
Es ist normalerweise für einen derartigen
Momenten-Schraubenschlüssel schwierig, für eine lange Zeit im Betrieb zu
verweilen, ohne die Öltemperatur in der Buchse 7 ansteigen
zu lassen, und folglich eine Volumenexpansion zu bewirken.
Da eine derartige Volumenexpansion des Öls einen normalen
Betrieb des Sicherheitsventils 25 erschwert, wird somit ein
gleichmäßiges Drehen zum Erzeugen eines Schlagmomentes
gehemmt. Es ist notwendig, einen Speicher in der Leitung zum
Absaugen des überschüssigen Öls vorzusehen. Erfindungsgemäß
kann das Ventil 31 der automatischen Ölzuführanordnung B
sich rückwärts bewegen, um das Volumen der Speicherkammer
30 zu erhöhen, so daß sie als Speicher wirkt. Jedoch ist es
vorzuziehen, da die Speicherkammer 30 für einen Speicher
ein kleines Volumen aufweist, einen Speicher neben der
Speicherkammer 30 vorzusehen.