DE2526004B2 - Maschinenwerkzeug zum Festziehen von Gewindeteilen u.dgl - Google Patents

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

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

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

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.

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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)

Patentansprüche:

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