DE2526004B2 - Maschinenwerkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen u.dgl - Google Patents
Maschinenwerkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen u.dglInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drehschrauber mit einer Arbeitsspindel, einem mit dem Antriebsmotor des
Schraubers verbundenen Antriebselement, einem zwischen das Antriebselement und die Arbeitsspindel
geschalteten Untersetzungsgetriebe zum Herabsetzen der Spindeldrehzahl, das durch eine Klauenkupplung
mit einem treibenden Element und einem getriebenen Element überbrückbar ist, von denen eines zum Lösen
der Kupplung und ium Einschalten des Untersetzungsgetriebes
entgegen der Kraft einer Feder relativ zum anderen verschiebbar ist, wobei die Verschiebung durch
Auflaufflächen an den Kupplungsklauen in Abhängigkeit von dem von einem zum anderen Kupplungselement
übertragenen Drehmoment bewirkt wird, sowie mit: einem Kolben, der mit dem verschiebbaren
Kupplungselement verbunden ist und mit dem Gehäuse zwei ausdehnbare Kammern bildet, von denen die erste
zum Gegeneinanderbewegen der Kupplungselemente über einen ersten Einlaß mit Druckmittel beschickbar
ist, während die zweite Kammer zum Lösen der Kupplung über einen zweiten Einlaß mit Druckmittel
beüchickbar ist.
Bei einem bekannten Schrauber dieser Art vgl. DEi-OS 23 16 560 treibt das Druckmittel über den Motor
und das erste Untersetzungsgetriebe ein Kupplungselement einer Klauenkupplung an, das mit einem zweiten
Kupplungselement im Eingriff steht. Das zweite Kupplungselement ist axial verschiebbar und drehfest
mit der Arbeitsspindel verbunden. Damit wird die
Arbeitsspindel vom Motor in Umdrehung versetzt, um beispielsweise einen Einschraubvorgang eines Befestigungselementes
durchzuführen. Während des Niederschraubens muß die Kupplung nur ein geringes
Drehmoment übertragen. Obersteigt das Drehmoment jedoch einen vorbestimmten Wert, so gleiten die mit
den Auflaufflächen versehenen Klauen der beiden Kupplungselemente aufeinander auf und bewegen dabei
die Kupplungselemente auseinander. Bei der Auseinanderbewegung der Kupplungselemente verschiebt sich
das eine Kupplungselement axial zum anderen und bewegt dabei einen Kolben soweit, daß das an der
radialen Bohrung anliegende Druckmittel diese durchströmen und in die Kammer einerseits des Kolbens
eindringen kann. Das eindringende Druckmittel bewegt nun den Kolben und mit diesem das verschiebbare
Kupplungselement, so daß die Klauen beider Kupplungselemente sich nicht mehr im Eingriff befinden.
Damit ist die direkte Verbindung zwischen dem ersten Untersetzungsgetriebe und der Arbeitsspindel unterbrochen
und ein zweites Untersetzungsgetriebe eingeschaltet, um die Arbeitsspindel mit einer geringeren
Drehzahl, jedoch mit einem größeren Dreiimoment
anzutreiben.
Sollen beispielsweise mehrere Drehschrauber zu einer Werkzeugeinheit zusammengefügt werden, so ist
es wichtig, daß alle Drehschrauber im gleichen Augenblick von der großen Drehzahl und einem kleinen
Drehmoment auf eine geringe Drehzahl und ein großes Drehmoment umgeschaltet werden. Dies ist jedoch mit
dem bekannten Schrauber nicht möglich, da dann, wenn beispielsweise mehrere Schrauben gleichen Durchmessers
und gleichen Gewindes in Gewindebohrungen eingeschraubt werden sollen und die Gängigkeit der
Schrauben unterschiedlich ist, der bekannte Schrauber, dessen Schraube schwergängig ist, bereits beim
Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes aus der schnellen Eintriebdrehzahl in eine langsame Festziehdrehzahl
umschaltet, so daß nach einem gegebenen Zeitraum einige der Schrauben fest angezogen sein
würden, während die letzte, die schwergängige, noch nicht einmal niedergeschraubt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Schrauber der eingangs beschriebenen Art
so umzugestalten, daß er den Piuen Bedingungen
gerecht wird, also beispielsweise den Niederschraubvorgang
erst dann beendet, wenn das Werkzeug durch äußeren Eingriff umgeschaltet wird. Dabei kann der
äußere Eingriff von ein?r Bedienungsperson erfolgen; er kann jedoch auch von einer Steuereinrichtung
bewirkt w.rden, die mehreren Schraubern gemeinsam sein kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die zusammenwirkenden Kupplungüklauen
der Kupplungselemente außer den an einem Kupplungselement vorgesehenen Auflaufflächen, durch die
die Kupplungselemente von einer ersten eingerückten Stellung in eine zweite Stellung bewegt werden, Flächen
umfassen, die in der zweiten Stellung zusammenwirken, um ein Drehmoment vom treibenden Kupplungselement
auf das getriebene Kupplungselement zu übertragen, ohne dabei die Kupplungselemente weiter voneinander
zu entfernen, und daß in Abhängigkeit von der Bewegung des eines Kupplungselementes von der
ersten Stellung in die zweite Stellung die erste Kammer geöffnet und die zweite Kammer geschlossen wird. Die
beiden Kupplungselemente sollen in dieser zweiten Stellung jedoch nicht weiterhin durch die Klauen
formschlüssig miteinander verbunden sein. Durch die Bewegung des verschiebbaren Kupplungselementes aus
der ersten in die zweite Stellung soll das verschiebbare Kupplungselement den Drehschrauber in einen solchen
Zustand versetzen, daß die Zuführung eines Druckmittelsignals die Kupplung sofort löst, also die Klauen der
beiden Kupplungselemente sofort voneinander trennt. Ein derartiger Drehschrauber ist besonders dazu
geeignet, in einer Werkzeuganordnung mit mehreren solcher Schrauber benutzt zu werden. Mit einer solchen
Werkzeuganordnung ist es dann möglich, die Schrauben so lange mit nur geringem Drehmoment anziehen zu
lassen, bis alle Schrauben bis zu einem gleichen gewünschten Zustand angezogen worden sind. Erst
danach kann ein Festziehen aller Schrauben gleichmäßig mit hohem Drehmoment eingeleitet werden.
Ober die genannten Merkmale hinausragende Einzelheiten zur Weiterbildung der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel eines /rfindungsgemäßen
Schraubers ist in der Zeichnung darjesteÜL In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Schrauber mit Drehmoment-abhängigem Wechselmechanismus;
Fig 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der F i g. 1,
Fig.3 ein Schaubild der treibenden und der getriebenen Kupplungsglieder der Drehmomentenabhängigen
Kupplung, die erfindungsgemäß verwendet wird,
Fig.4 ein Teilschnitt durch den Kolben des
Wechselmechanismus, der in der in F i g. 1 gezeigten Position dargestellt ist,
Fig.5 ein Schnitt an der gleichen Schnittlinie wie in
Fig. 1, wobei die Kupplung des Wechselmechanismus in der Zwischenlage gezeigt ist,
Fig.6 eine Darstellung ähnlich der Darstellung in F i g. 5, in der die Kupplung in der ausgerückten Lage
gezeigt ist,
Fig.7 eine Darstellung ähnlich der Darstellung in
F i g. 4, in der der Kolben und die Kupplung im größeren Maßstab in der in Fig.5 gezeigten Lage dargestellt
sind,
F i g. 8 eine der Darstellung in F i g. 7 entsprechende Darstellung, in der der Kolben und die Kupplung in der
in F i g. 6 gezeigten Lage dargestellt sind,
Fig.9 eine schematische Darstellung eines Mediumsteuerkreises
zum Regulieren des Mediumdrucks, der den Kupplungskolben beaufschlagt, derart, daß die
Kupplung in der eingerückten Lage gehalten wird, und
Fig. 10 eine sehe matische Darstellung eines Mediumsteuerkreises
für eine Mehrspindelanordnung unfs Verwendung von Einzeischraubern mit Wechselmechan'smus
gemäß der Erfindung.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1, 2 und 3 ist ein pneumatisches Werkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen
vorgesehen, das mit 12 bezeichnet ist. Das Werkzeug 12 hat ein Gehäuse, das aus einem
langgestreckten röhrenförmigen Glied 14, einem Zwischenglied 16, das mit dem röhrenförmigen Giied 14
verschraubt ist, und einem Motorgehäuseteil 18 besteht. Ein druckmittelbetätigter Lamellenrotationsmofor 20 in
bekannter Konstruktion sitzt im Gehäuseteil 18 und ist in bekannter Weise zur Aufnahme eines Druckmittels,
beispielsweise Druckluft, von einer geeigneten Quelle durch eine Leitung 22 eingerichtet. Der Motor 20
umfaßt einen drehbaren Antriebsrotor 24 mit einem Teil, der aus dem Sonnenrad eines Planetengetriebej
besteht, zu dem Planetenräder 26 und ein ortsfester Zahnkranz 28 gehören. Ein Planetenradträger 30 ist in
geeigneter Weise mit einem Rotorglied 32 verkeilt; um dieses in Erwiederung auf die Drehung des Motorrotors
24 treibend zu drehen. Der Rotor 24 kann natürlich auch direkt mit dem Rotorglied 32 verbunden sein oder einen
Teil davon bilden, wenn es als zweckmäßig angesehen wird, das vorstehend genannte Planetengetriebe entfallen
zu lassen.
Das Rotorglied 32 umfaßt eine einstückig ausgebildete verzahnte Partie 34, die ein Sonnenrad für ein zweites
Planetengetriebe bildet, das Planetenräder 36 umfaßt, die mit einem Zahnkranz 38 kämmen. Die Planetenräder
36 sind drehbar an einem drehbaren Planetenradträger 40 gelagert, der in geeigneter Weise zur Drehung im
Gehäuseteil 14 gelagert ist und treibend mit einer Spindel 42 verbunden ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist
der Zahnkranz 38 zur Drehung in bezug auf den röhrenförmigen Gehäuseteii i4 in der Richtung des
Pfeils gelagert, der in F i g. 2 gezeigt ist. Der Zahnkranz 38 umfaßt eine Einwegkupplung 44, die zur Verhinderung
einer Drehung nach rechts entgegen der Richtung betätigbar ist, die durch den Pfeil in F i g. 2 angegeben
ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einwegkupplung 44 durch mehrere Längsausnehmungen
46 gebildet, die um die Peripherie des Zahnkranzes 38 herum angeordnet sind. Die Ausnehmungen 46
umfassen schräge Bodenfläche, auf denen Rollen 48 sitzen, die durch Federn 50 in eine Position gespannt
werden, in der sie zur Verkeilung zwischen den Bodenflächen der Ausnehmungen 46 und der inneren
zylindrischen Wand 52 des röhrenförmigen Teils 14 neigen. Diese Verkeilung wird in Erwiderung auf das
Bestreben des Zahnkranzes erhöht, sich entgegengesetzt zu der Richtung zu drehen, die durch den Pfeil in
F i g. 2 angegeben ist, und entsprechend wird der Zahnkranz 38 an einer Drehung in dieser Richtung
gehindert. In Erwiderung auf die Drehung des Zahnkranzes 38 in die Richtung des Pfeils nach Fig. 2
werden die Rollen 48 in die tieferen Teile der Ausnehmungen 46 gedrückt und wirken nicht zur
Verhinderung einer Drehung des Zahnkranzes. Die vorstehend beschriebene Einwegkupplung 44 ist ähnlich
der Einwegkupplung, die aus der US-Patentschrift 37 39 659 bekannt ist.
Das Werkzeug 12 ist ferner durch eine Kupplung 43 mit neigender Verzahnung gekennzeichnet, bestehend
aus einem treibenden Kupplungselement 54 und einem getriebenen Kupplungselement 56, das einstückig mit
dem Planetenradträger 40 ausgebildet ist. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, umfaß, das treibende Kupplungselement 54
mehrere axial vorstehende Zähne 58, die so ausgebildet sind, daß sie flache Flächenpartien 60 haben, die in einer
Flucht mit der Drehachse des Kupplungselements 54 liegen. Die Flächen 60 schneiden axial geneigte Flächen
62. Die Zähne 58 sind zum treibenden Eingriff mit zusammenwirkenden Zähnen 64 vorgesehen, die am
getriebenen Kupplungselement 56 sitzen. Die Zähne 64 haben axial fluchtende flache Flächen 66, die Kronenpartien
68 schneiden. Das treibende Kupplungselement 54 sitzt auf dem Rotorglied 32 und ist zur Drehung mit
dem Rotorglied durch mehrere sphärische Kugelkeile 69 verkeilt. Das Kupplungselement 54 ist axial am
Rotorglied 32 bewegbar, um in einen und aus einem Eingriff mii dem Kupplungselement 56 bewegt 71.1
werden. Wenn die Zähne 64 des Kupplungselementes 56 voll axial im Eingriff mit den Zähnen 58 stehen, befinden
sich die Ränder, die zwischen den Kronen 68 und den Flächen 66 gebildet sind, im treibenden Eingriff mit den
geneigten Flächen 62. Entsprechend entsteht eine axiale Kraft, die bestrebt ist, die Zähne 58 von den Zähnen 64
zu trennen, und diese ist proportional zum treibenden Drehmoment, das durch die Kupplung übertragen wird,
und wenn eine Trennkraft entsteht, die groß genug ist, um eine entgegengerichtete Kraft zu überwinden, die
die Kupplung im Eingriff hält, wandert das treibende Element 54 axial vom getriebenen Element 56 weg, bis
nur die in Längsrichtung liegenden bzw. axial fluchtenden flachen Flächen 60 im treibenden Angriff an den
flachen Flächen 66 liegen.
Der Drehzahlwechselmechanismus des Werkzeugs 12 ist ferner durch einen Kolben 70 gekennzeichnet, der
am Kupplungselement 54 zur axialen Bewegung mit diesem sitzt. Geeignete Lager 72 sind vorgesehen, um
eine im wesentlichen reibungsfreie Drehung des Kupplungselementes 54 in bezug auf den Kolben zu
ermöglichen. Der Kolben 7ö sitzt mit geringem Spiei im Inneren des röhrenförmigen Gehäuseteils 14 und ist zur
inneren Wandfläche 52 hin abgedichtet, um eine erste und eine zweite gegenüberliegende Kammer 72 bzw. 74
zu bilden, öffnungen 76 und 78 öffnen sich durch die
Wand des Gehäuseteiles 14 zu den betreffenden Kammern 72 und 74. Der Kolben 70 umfaßt einen
ersten, axial vorstehenden Ringflansch 80, der einen O-Ring 82 trägt, um dichtend an einem Sitz anzugreifen,
derdurci. einen radial nach innen vorstehenden Rand 84
gebildet ist, welche am Glied 16 sitzt, wie das in F i g. 4
JO gezeigt ist. Der Kolben 70 umfaßt einen zweiten axial vorstehenden Ringi'iansch 86, der dem Flansch 80
gegenüberliegt und ebenfalls einen O-Ring 88 trägt. Der Flansch 86 steht in einer abgestuften Bohrung vor, die in
einer ortsfesten Hülse 90 gebildet ist, wobei die Bohrung durch zylindrische Wandflächen 92 und 94 gebildet ist.
Die Wandfläche 92 ist groß genug im Durchmesser ausgebildet, um einen ringförmigen Raum um die
Peripherie des O-Rings 88 zu bilden, während die Fläche 94 eine solche Abmessung hat, daß ein Sitz zum
dichtenden Anlegen des O-Rings 88 daran gebildet wird, wenn der Kolben axial vom getriebenen Kupplungsglied 56 weg wandert.
Die Ringflansche 80 und 86 bilden Ventilschließmittel zum abwechselnden Belüften und Verschließen der
betreffenden Kammern 72 und 74 in Erwiderung auf eine Bewegung des treibenden Kupplungselements 54.
Dieses Belüften und Beschließen bei Zuleitung von Druckmittel zu den Kammern 72 und 74 kann dazu
verwendet werden, das Einrücken und Ausrücken der Kupplung zu steuern, und entsprechend auch die
Ausgangsdrehzahl der Spindel 42 in bezug aut das Rotorglied 32, was noch zu beschreiben sein wird.
Das treibende und das getriebene Kupplungselement 54 und 56 werden in einen vollen Eingriff durch eine
Schraubenfeder 96 und durch Druckmittel gespannt, das in die Kammer 72 fließt, so lange die Kammer durch den
O-Ring 82 verschlossen ist, der an der Lippe 84 sitzt.
Durch Regulieren des Mediumdrucks in der Kammer 72 kann ferner eine Druckkraft, die auf die Fläche 98 des
Kolbens 70 wirkt, entsprechend dem Mediumdruck geändert werden, um sich der Kraft entgegenzustellen,
die wirksam wird, um die Kupplungselemente 54 und 56 zu trennen. Auf diese Weise kann das Drehmoment, das
durch die Kupplung übertragen wird und bei dem das Kupplungselement 54 sich vom Kupplungselement 56
zu trennen beginnt, dadurch geregelt werden, daß der Mediumdruck in der Kammer 72 geändert wird.
In F i g. 9 ist ein Druckmittelsteuerkreis zur Steuerung
In F i g. 9 ist ein Druckmittelsteuerkreis zur Steuerung
des Betriebs einer Einzelmaschine 12 schematisch dargestellt. Der Steuerkreis umfaßt eine Leitung 100, die
mit dem Gehäuseteil 18 der Maschine verbunden ist, um Druckmittel durch eine geeignete Fließanordnung zu
erhalten, die nicht gezeigt ist, und die mit der Leitung 22 in Verbindung steht. Eine Leitung 102 mit einer
Drosselblende 104 ist in geeigneter Weise mit der Öffnu% 76 verbunden. Eine Regelblende oder ein
Abblasventil 106 steht mit der Leitung 102 und einem Freikolbenventil mit Mittelöffnung oder einem Doppelrückschlagventil
108 in Verbindung. Das Rückschlagventil 108 ist zur Zuleitung von Druckmittel zum
Pilotstellglied eines normalerweise geschlossenen Ventils 110 eingerichtet, und dieses Ventil wird durch das
Pilotstellglied durch Mediumdruck geöffnet. Das Ventil 110 ist in die Leitung 100 eingeschaltet, ebenso ein
Rückschlagventil 112. Die Leitung 100 ist in geeigneter
Weise mit der Öffnung 78 verbunden und umfaßt eine Zweigleitung, die zur gegenüberliegenden Seite des
Doppelrückschlagventils 108 führt. Die Leitung 100 steht ferner mit einem Abblasventil 114 in Verbindung.
Mit der Druckmittelsteuerschaltung nach F i g. 9 kann Druckmittel mit geregeltem Druck der Kammer 72
zugeleitet werden, um die Ausgangsdrehzahl der Maschinenspindel 42 automatisch in Erwiderung auf ein
bestimmtes Drehmoment zu wechseln, das durch die Kupplung 53 übertragen wird.
Im Zusammenhang mit Fig. 1, 2 und 4 bis 9 erfolgt
eine Beschreibung der Arbeitsweise des Drehzahlwechselmechanismus der Maschine 12. Vor dem Beginn eines
Arbeitsspiels der Maschine befindet sich das treibende Kupplungselement 54 im vollen Eingriff mit dem
getriebenen Element 56, wie das in F i g. 1 und 4 gezeigt ist, und zwar dadurch, daß die Schraubenfeder 96 eine
leichte Einrückkraft aufbringt. Der Eingriff der Zähne 58 in die Zähne 64 wird durch die Kolbenfläche 99
begrenzt, die sich gegen eine Endfläche 91 der Hülse 90 legt. In dieser Position sitzt der O-Ring 88 in der
Bohrungspartie, die durch die Wandfläche 92 gebildet ist, und die Kammer 74 ist zum Inneren des Gehäuses 14
belüftet. In der in F i g. 1 und 4 gezeigten Position des Kolbens 70 und des Kupplungselementes 54 liegt der
O-Ring 82 dichtend an der Lippe 84 an. Geeignete Abblasöffnungen, nicht gezeigt, stehen mit dem Inneren
des Gehäuses 14 in Verbindung.
Die Anlage der Kolbenfläche 99 an der Endfläche 91 bildet keine mediumdichte Abdichtung für die Kammer
74. Mit der Steuerschaltung nach F i g. 9 wird Druckluft weder der Kammer 72 noch der Kammer 74 zugeführt,
bis der Motor 20 läuft, in dem Druckluft der Leitung 22 zugeleitet wird. Wenn der Motor 20 läuft, in dem
Druckmittel (Luft) der Leitung 22 zugeleitet wird, wird auch die Kammer 72 schnell auf einen bestimmten
Druck unter Druck gesetzt, wie er durch die Stellung des Abblasventils 106 reguliert wird. Zu Beginn der
Druckbeaufschlagung der Leitung 102 und der Kammer 72 erfolgt eine leichte Verzögerung in der Öffnung des
Ventils 110, die durch die Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, damit der Druck in dem Pilotstellglied
des Ventils ausreichend steigt, um die Spannfeder zu überwinden, die das Ventil geschlossen hält. Diese
Zeitverzögerung, bezogen auf das Anlaufen des Motors, verhindert ein zu frühes Ausrücken der Kupplung, was
als Folge eines momentanen hohen Drehmomentes geschehen kann, das durch die Antriebsträgheit oder
durch den Anlaufw>derstand bewirkt werden kann. Weil
die Kammer 74 mit keinem Druckmittel während dieser Verzögerungszeit versorgt wird, ist bei einer Bewegung
des Kupplungselements 54 in die Trennlage keine Druckkraft vorhanden, die auf die Kolbenfläche 99
wirkt, um ein volles Ausrücken zu bewirken.
Wenn der Motor 20 läuft, um eine Drehung des Rotorglieds 32 nach links gemäß der Darstellung in F i g. 2 zu bewirken, und wenn die Kupplung 53 eingerückt ist, wie das in F i g. 1 und 4 gezeigt ist, drehen sich der Planetenradträger 40 und der Zahlenkranz 38 mit der Drehzahl des Rotorglieds, und zwar ebenfalls
Wenn der Motor 20 läuft, um eine Drehung des Rotorglieds 32 nach links gemäß der Darstellung in F i g. 2 zu bewirken, und wenn die Kupplung 53 eingerückt ist, wie das in F i g. 1 und 4 gezeigt ist, drehen sich der Planetenradträger 40 und der Zahlenkranz 38 mit der Drehzahl des Rotorglieds, und zwar ebenfalls
ίο nach links. Entsprechend wird die Spindel 42 mit der
Drehzahl des Rotorglieds 32 gedreht. Mit der Zunahme des durch die Kupplung 53 übertragenen Drehmomentes
als Folge des Drehwiderstandes des angetriebenen Gewindeteils oder dergleichen beginnt das treibende
Element 54 bei einem bestimmten Drehmoment, von dem getriebenen Kupplungselement 56 als Folge der
Reaktionskräfte wegzuwandern, die auf die im Eingriff stehenden Kupplungszähne 58 und 64 einwirken. Eine
Änfangsbewegung des treibenden Elementes 54 bewirkt ein Anheben des O-Rings 82 von der Lippe 84, und es
erfolgt eine Belüftung der Kammer 72 in das Innere des Gehäuses 14. Geeignete Öffnungen 73 im Kolben 70
sorgen für einen Druckmittelfluß in den Gehäuseteil 14, in dem sich die Kupplung 53 und die Getriebeteile 36
und 38 befinden. Der plötzliche Druckabfall in der Kammer 72 führt zu einer schnellen Bewegung des
treibenden Kupplungselements 54 und des Kolben 70 in die in F i g. 5 und 7 gezeigte Position.
In der in Fig.5 und 7 gezeigten Position ist das treibende Kupplungselement 54 in eine Position
gewandert, in der die Flächen 60 der Zähne 58 an komplementären Flächen 66 der Zähne 64 anliegen, und
die Kupplung befindet sich noch im treibenden Eingriff. Durch die zusammenwirkenden Kupplungszähne 58
und 64 wird jedoch keine weitere Trennkraft in der in Fig.5 gezeigten Position aufgebracht. Mit der Bewegung
des Kolbens 70 mit dem Kupplungselement 54 in die in F i g. 5 gezeigte Position legt sich der O-Ring 88
dichtend an der Fläche 94 an, und die Kammer 74 wird im wesentlichen mediumdicht. Wenn Druckmitte! der
Kammer 74 zugeleitet wird, erfolgt in dieser ein schneller Druckanstieg der die Kolbenfläche 99
beaufschlägt, um das treibende Kupplungselement 54 zusammen mit dem Kolben 70 schnell in die in F i g. 6
und 8 gezeigte Position wandern zu lassen.
In der in F i g. 6 gezeigten Position des treibenden Kupplungselements 54 ist die Kupplung 53 ausgerückt,
und das Rotorglied 32 treibt nun die Planetenräder 36 an. Eine solche Treibwirkung der Planetenräder 36
bewirkt eine Reaktionskraft, die bestrebt ist, den Zahnkranz 38 nach rechts bzw. entgegengesetzt zur
Richtung des Pfeils in Fig.2 zu drehen. Die Einv.'egkupplung 44, die am Zahnkranz 38 gebildet ist,
verhindert eine Drehung nach rechts gemäß der Darstellung in Fig.2 und entsprechend wird der
Planetenradträger 40 zur Drehung nach links mit einer geringeren Drehzahl in bezug auf das Rotorglied 32
veranlaßt Die Ausrückurg der Kupplung 53 bewirkt
also einen Wechsel der Drehzahl der Ausgangsspindel 42 von einer relativ hohen Drehzahl auf eine niedrigere
Drehzahl mit einer damit einhergehenden Erhöhung in dem Antriebsdrehmoment, das auf den Gewindeteil
ausgeübt wird, der festgezogen wird. Der Motor treibt dann die Spindel 42 mit der niedrigen Drehzahl und dem
hohen Drehmoment weiter, bis das Bremsdrehmoment des Motors erreicht wird oder bis der Motor durch eine
geeignete Steuerung abgeschaltet wird.
Die in Fig.9 gezeigte Steuerschaltung ist zum
Die in Fig.9 gezeigte Steuerschaltung ist zum
momentanen Halten des Wechselmechanismus der Maschine 12 in dem in Fig.6 und 8 gezeigten Zustand
eingerichtet, nachdem der Druck zu den Leitungen 22 und 100 abgeschaltet wird. Das momentane Halten des
treibenden Kupplungselements 54 in der ausgedrückten Position wird durch das Rückschlagventil 112 und das
Abblasventil 114 erreicht, das eine schnelle Druckminderung
der Kai.imer 74 verhindert und der Spindel die Möglichkeit gibt, ihr Drehmoment auf den festgezogenen
Gewindeteil zu mindern, um ein einfaches Abziehen der Maschine vom Gewindeteil selbst zu ermöglichen.
Eine solche Entspannung bzw. geringe Rückwärtsdrehung der Spindel ist nicht möglich, wenn die Kupplung
53 eingerückt ist, weil der Planetenradträger 40 sich nicht in bezug auf den Zahnkranz 30 drehen kann und
der Zahnkranz selbst sich nicht nach rechts als Folge der Einwegkupplung 44 drehen kann. Wenn die Kammer 74
in ihrem Druck gemindert worden ist, indem Druckmittel rliirfh rlac AhHlncvpntil 1 \A ahcrphlacpn u/irrl Hpu/pcrt
die Feder % das Kupplungselement 54 zurück in die in F i g. 1 gezeigte Lage.
Wie vorstehend erwähnt, ist der Wechselmechanismus gemäß der Erfindung besonders zur Verwendung
bei Mehrspindelschraubervorrichtungen geeignet, bei denen es wünschenswert ist, alle Spindel auf die niedrige
Drehzahl und das hohe Drehmoment gleichzeitig oder in einer bestimmten Folge wechseln zu lassen. Das
Wechseln kann durch Steuerung des Zufließens von Druckmittel zur Kammer 74 gesteuert werden. Das
Fehlen eines Druckmittels in der Kammer 74 mit einem ausreichenden Druck zum Beaufschlagen des Kolbens
70 zur Bewegung des treibenden Kupplungsglieds 54 aus der in F i g. 5 gezeigten Lage in die in F i g. 6
gezeigte Lage führt dazu, daß die Kupplung 53 in einem treibenden Eingriff bleibt, bei dem die Ausgangsspindel
ein relativ niedriges Drehmoment hat, das darauf ausgeübt wird, nämlich das Drehmoment, das vom
Rotorglied 32 aufgebracht wird.
In Fig. 10 ist eine Steuerschaltung gezeigt, die
betätigt werden kann, um beide Spindeln einer Zwei-Spindel-Schraubervorrichtung zum gleichzeitigen
Wechsel zu veranlassen, und zwar nur dann, nachdem der Drehzahlwechselmechanismus beider Maschinen
bereit zum Wechsel von der hohen Drehzahl und dem geringen Drehmoment auf die vergleichsweise niedrige
Drehzahl und das hohe Drehmoment ist. Die Schraubervorrichtung umfaßt zwei Maschinen 12 und 120, die
gleich ausgebildet sind und sich nur dadurch unterscheiden, wie sie mit der in Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung
verbunden sind. Jede Maschine 12 und 120 hat eine Ausgangsspindel 42 und einen Steckschlüssel 152, der
treibend damit verbunden ist und zum Aufstecken auf einen Gewindeteil vorgesehen ist Jede Maschine ist so
angeschlossen, daß sie Druckmittel von einer Leitung 124 erhält, die mit einer geeigneten Druckmittelquelle
verbunden ist, welche nicht dargestellt ist und welche geöffnet und geschlossen werden kann, öffnungen 76 an
jeder Maschine sind zum Aufnehmen von Druckmittel durch eine geeignete Leitungsanordnung 125 mit einem
geregelten Druck eingerichtet, wie er durch eine Drosselstelle 126 und ein Abblasventil 128 bestimmt
wird. Die öffnung 76 der Maschine 120 ist ferner mit
einem Pilotstellglied eines Zwei-Wege-Ventils 130 verbunden. Die öffnung 76 der Maschine 12 ist mit
einem Pilotstellglied eines Zwei-Wegeventils 132 durch ein Doppelrückschlagventil 134 verbunden. Die öffnung
76 der Maschine 12 ist ferner mit einem Pilotstellglied eines Zwei-Wege-Ventils 136 verbunden. Die Ventile
132,136 und 130 sind in Reihe geschaltet. Das Ventil 132 ist ferner mit einer Leitung 138 verbunden, um von
dieser Druckmittel zu erhalten. Die Ventile 130,132 und 136 sind ferner so angeschlossen, daß sie eine nicht
unterbrochene Zufuhr von Pilotstellglied-Druckmittel von einer Leitung 140 über einen Druckregler 142
erhalten.
Die in Fig. 10 gezeigte Steuerschaltung umfaßt ferner ein normalerweise geschlossenes Zwei-Wege-Ventil
144, das in der Position a und zum Leiten von Druckmittel zu den öffnungen 78 der Maschinen 12 und
120 betätigbar ist, um ein Ausrücken der Kupplungen der beiden Maschinen zu bewirken, damit ein Abstufen
der Ausgangsdrehzahl der Spindeln 42 bewirkt wird.
Das Pilotstellglied des Ventils 144 ist so angeschlossen, daß es Druckmittel vom Ventil 130 über ein
Rückschlagventil 146 und eine gedrosselte Bypaß-Lestung 148 erhält.
Vnr Hpm βρσΐηη pinpc Arhpitccniplc Hpr QrhpmsltKrh
·-- —-— ο ·-- 1 -
in Fig. 10 gezeigten Vorrichtung wird angenommen, daß die Ventile 130,132 und 136 sich alle in der mit a in
Fig. 10 bezeichneten Position befinden, während das Ventil 144 in der Position b sitzt. Dieser Zustand der
betreffenden Ventile wird gewährleistet, wenn Druckmittel der Leitung 140 zugeleitet wird, jedoch nicht der
Leitung 138. Wenn Druckmittel den Leitungen 124 und 138 zugeleitet wird, beginnen die Motoren beider
Maschinen zu laufen, und das jeder öffnung 76 zugeleitete Druckmittel hält die betreffenden Kupplungen
eingerückt. Die Ventile 130 und 136 werden in die Position b gewechselt, wenn der Druck zu den
betreffenden Pilotstellgliedern jedes Ventils so ausreichend hoch wird, daß die Vorspannung des Druckmittels
überwunden wird, das die betreffenden entgegenwirkenden Pilotstellglieder beaufschlagt. Das Ventil 132
wird ebenfalls in die Position b gewechselt, wenn der Druck so ausreichend in der Schaltung angestiegen ist,
die mit der öffnung 76 der Maschine 12 verbunden ist. Das Ventil 132 ist vorgesehen, um ein Leiten eines
vorzeitigen Signals zum Ventil 144 zu verhindern, das durch eine Verzögerung beim Wechsel eines ^er Ventile
130 oder 136 zu Beginn eines Arbeitsspiels bewirkt würde. Weil das Ventil 132 in den Kreis mit seinem
eigenen Pilotstellglied durch das Freikolbenventil 134 verbunden ist, bleibt es in der Position b, nachdem es
einmal in diese Position gewechselt ist, so lange Druckmittel mit dem ausreichenden Druck durch die
Leitung 138 zugeleitet wird.
Wenn die betreffenden Maschinen 12 und 120 einen Drehmomentenausgang erreicht haben, der ausreicht,
um ihre Kupplungen in die in F i g. 5 und 7 gezeigten Lagen umzuschalten, erfolgt eine Belüftung der
öffnungen 76 durch die Kammer 72, und das zugehörige
Ventil 136 oder 130 wechselt in die Position a über.
Allerdings wird ein Druckmittelsignal zum Wechseln des Ventils 144 in die Position a nicht weitergeleitet, bis
beide Maschinen mit dem Ausrücken ihrer Kupplungen begonnen haben, wie das durch den in F i g. 5 gezeigten
Zustand wiedergegeben ist Wenn die Ventile 130 und 136 beide in die Position a gewechselt sind, wird
Druckmittel durchgeleitet um das Ventil 144 in die Position a wechseln zu lassen, so daß Druckmittel den
öffnungen 78 der Maschinen 12 und 120 gleichzeitig zugeleitet wird, um die Flächen 99 der Kolben 70 zu
Seaufschlagen. Auf diese Weise werden beide Maschinen auf die niedrige Drehzahl und das hohe Drehmoment
gleichzeitig gewechselt wie das für das Mehrfachfestziehen von Gewindeteilen erwünsch» ist
Das Ventil 144 zusammen mit Jen Rückschlagventilen (46 und 150 und der Drosselbänder 148 arbeiten so, daß
ein langsah', aufklingender Restdruck beibehalten wird, der die Kolben 70 beaufschlagt, um die Maschinen 12
und 120 momentan in der niedertourigen Wechsellage zu halten, nachdem der Druckmittelzufluß zu den
Leitungen 124 und 128 unterbrochen worden ist, nachdem ein Arbeitspiel beendet worden ist. Wie bei
der Schaltung nach Fig.9 für die Ein-Spindelmaschine
sorgt der momentan beibehaltene niedertourige Wechseizustand für eine leichte Abnahme der Steckschlüssel
152 der Schrauber von den festgezogenen Gewindeteilen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, können zusätzliche Maschinen in die Steuerschaltung
eingeschaltet werden, indem ein Ventil wie das Ventil 130 in Reihe mit dem Ventil 130 für jede Maschine
vorgesehen wird, die in die Schaltung eingebaut wird. Jede zusätzlich eingebaute Maschine wird ferner so
angeschlossen, daß sie Druckmittel vom Ventil 144 in
der gleichen Weise wie die Maschine 12 und 120 erhält. Der Drehzahlwechselmechanismus gemäß der Erfindung
ist also besonders für eine Mehrfachspindelschraubervorrichtung geeignet, bei der jede Einzelmaschine so
gesteuert werden kann, daß alle Schraubspindeln für die Gewindeteile gleichzeitig wechseln.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Drehschrauber mit einer Arbeitsspindel, einem mit dem Antriebsmotor des Schraubers verbundenen
Antriebselemeint, einem zwischen das Antriebs^ element und die Arbeitsspindel geschalteten Untersetzungsgetriebe
zum Herabsetzen der Spindeldrehzahl, das durch eine Klauenkupplung mit einem
treibenden Elememt und einem getriebenen Element überbrückbar ist, von denen eines zum Lösen der
Kupplung und zum Einschalten des Untersetzungsgetriebes entgegen der Kraft einer Feder relativ
zum anderen verschiebbar ist, wobei die Verschiebung durch Auflaufflächen an den Kupplungsklauen
in Abhängigkeit von dem von einem zum anderen Kupplungselement übertragenen Drehmoment bewirkt
wird, sowie itnit einem Kolben, der mit dem verschiebbaren Kupplungselement verbunden ist
und mit dem Gehäuse zwei ausdehnbare Kammern bildet, von denen die erste Kammer zum Gegeneinanderbewegen
der Kupplungselemente über einen ersten Einlaß mit Druckmittel beschickbar ist,
während die zweite Kammer zum Lösen der
Kupplung über einen zweiten Einlaß mit Druckmittel beschickbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusammenwirkenden Kupplungsklauen (58,64) der Kupplungselemente (54,56) außer den
an einem Kupplungselement (54) vorgesehenen Auflaufflächen (62), durch die die Kupplungselemente
von einer ersten eingerückten Stellung in eine zweite Stellung bewegt werden, Flächen (60, 66)
umfassen, die in der zweiten Stellung zusammenwirken, um ein Drehmoment vom treibenden Kupplungselement
(54) auf daj getriebene Kupplungselement (56) zu übertragen ohne cii jei die Kupplungselemente
(54, 56) weiter voneinander zu entfernen, und daß in Abhängigkeit von der Bewegung des
einen Kupplungselementes (54) von der ersten Stellung in die zweite Stellung die erste Kammer (72)
geöffnet und die zweite Kammer (74) geschlossen wird.
2. Schrauber nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (70) ein sich axiaf
erstreckendes erstes Verschlußglied mit einem Ringflansch (80) umfaßt, der mit einem Sitz (84) im «
Gehäuse (14) zum Schließen der ersten Kammer (72) zusammenwirkt.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein sich in die entgegengesetzte Richtung des
ersten Verschlußgliedes erstreckendes zweites Ver- so Schlußglied am Kolben (70) mit einem Ringflansch
(86), der mit einem Sitz (94) im Gehäuse (14) zusammenwirkt.
4. Schrauber nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit der Öffnung (76) verbundene Leitung
(102) und einen Druckregler (106) zum Regeln des Druckmitteldruckes in der ersten Kammer (72), der
den Kolben so beaufschlagt, daß das Drehmoment, bei dem sich das eine Kupplungselement gegenüber
dem anderen bewegt, entsprechend dem in der ersten Kammer (72) herrschenden Druckmitteldruck
regelbar ist.
5. Schrauber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine mit der Öffnung (78) verbundene Leitung
(100) und durch ein Ablaßventil (114), das mit der Leitung (100) zur Verzögerung des Wiedereingrilfs
der Kupplung in Verbindung steht.
6. Werkzeuganordnung mit einem Schrauber nach
Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen zweiten gleichen Schrauber (120), eine der
Zuleitung von Druckmittel zur zweiten Kammer (74) jedes Schraubers dienende Leitung und ein kraftbetätigtes
Ventil (144), das in die Leitung geschaltet und im Normalzustand geschlossen ist, derart, daß
ein Zustrom des Druckmittels in die zweite Kammer (74) der Schrauber (12, 120) verhindert wird, wobei
die kraftbetätigten Ventile (114) zum öffnen auf das
Ablassen von Druckmittel aus der ersten Kammer (72) der Schrauber (12,120) ansprechen, derart, daß
Druckmittel der zweiten Kammer (74) jedes Schraubers zum Ausrücken der Kupplungen (54,56)
zugeleitet wird.
7. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes zweite Kupplungselement (54)
mit dem Rotor (32) und mit dem Kolben (70) verbunden ist
8. Schrauber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlwechseleinrichtung ein
Pianetengetriebe mit einem Sonnenrad (34) und Planetenrädern (36) umfaßt, die auf einem Planetenradträger
(40) gelagert sind, und daß der Planetenradträger (40) das getriebene Kupplungselement
(56) umfaßt mit der getriebenen Spindel (52) zu deren Antrieb mit der Drehzahl des Rotors (32) bei
eingerückter Kupplung verbunden ist.
9. Schrauber nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen mit den Planetenrädern (36) in Eingriff
stehenden Zahnkranz, der mit dem Planetenradträger (40) bei eingerückter Kupplung (53) drehbar ist.
10 Schrauber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlwechseleinrichtung eine
Ein-Weg-Kupplung (44) umfaßt, die ein Drehen des Zahnkranzes (38) bei ausgerückter Kupplung (53)
verhindert
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