DE2654466B1

DE2654466B1 - Kraftschrauber

Info

Publication number: DE2654466B1
Application number: DE2654466A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: PAUL-HEINZ WAGNER MASCHINENFABRIKATION 5203 MUCH; WAGNER MASCHF PAUL HEINZ
Current assignee: Paul-Heinz Wagner Maschinenfabrikation 5203 Much
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1978-03-09
Also published as: GB1566216A; DE2654466C2; FR2372681A1; IT1088689B; AU508513B2; JPS6214394B2; CA1084313A; FR2372681B1; JPS53121299A; SE7713660L; US4117735A; AU3064477A; SE433317B

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftschrauber mit einem Schlüsselkopf, der gelenkig mit dem ausfahrbaren Teil einer linear wirkenden Antriebseinrichtung verbunden ist, und mit einer Abstützvorrichtung zum Abstützen der Antriebseinrichtung an einem ortsfesten Widerlager.

Zum Anziehen und Lösen schwerer Schrauben sind Kraftschrauber bekannt, bei denen eine Kolben-Zylinder-Einheit, deren Zylinder gelenkig an einer Halterung befestigt ist, mit Druck beaufschlagt wird, so daß der Kolben ausfährt und einen an dem Schlüsselkopf

ίο angebrachten Hebelarm verschwenkt, so daß der an die zu drehende Schraube angesetzte Schlüsselkopf sich unter Mitnahme der Schraube dreht (US-PS 37 06 244 und US-PS 29 72 918). Die Halterung besteht bei diesen bekannten Kraftschraubern aus einer Doppelabstützung mit einem Druckstab und einem Zugorgan. Der Druckstab wird gegen ein ortsfestes Widerlager gelegt, während das Zugorgan in ein Befestigungselement eingehakt werden muß, um den erforderlichen Halt zu bekommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftschrauber der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Halterung mit einem ortsfest zu verankernden Zugelement entfällt, und daß die an dem Gehäuse der Antriebseinrichtung entstehende Reaktionskraft zum Teil zur Unterstützung des Drehantriebs mitverwandt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an dem Schlüsselkopf im Winkelabstand zu dem ausfahrbaren Teil der Antriebseinrichtung ein Lenker angreift, dessen anderes Ende an dem festen Teil der Antriebseinrichtung angelenkt ist, und daß die Abstützvorrichtung nur aus einem gegen das Widerlager drückenden Stützfuß besteht. Der Schlüsselkopf, der gelenkig mit dem bewegbaren Teil der Antriebseinrichtung verbunden ist, ist somit zusätzlich über den Lenker gelenkig mit dem feststehenden Teil der Antriebseinrichtung verbunden. Dadurch wird diejenige Kraft abgefangen, die bei den bekannten Kraftschraubern das feste Teil der Antriebseinrichtung gegen die Halterung drückt, während das bewegbare Teil der Antriebseinrichtung ausgefahren wird. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftschrauber zieht die Antriebseinrichtung einerseits mit dem Lenker an dem Schlüsselkopf, drückt aber andererseits mit dem bewegbaren Teil gegen den Schlüsselkopf. Sowohl bei der Zug- als auch bei der Drückbewegung wird ein Drehmoment erzeugt. Zur Abstützung der Antriebseinrichtung genügt ein Stützfuß, der lediglich gegen ein festes Widerlager gesetzt wird. Da keinerlei Zugkräfte an das Widerlager abzuleiten sind, sind besondere Befestigungseinrichtungen nicht erforderlich.

Bei den bekannten Kraftschraubern tritt das Problem auf, daß das auf den Schraubenkopf übertragende Drehmoment nicht allein von der Kraft der Antriebseinrichtung bzw. dem Druck einer in einer Kolbenzylindereinrichtung abhängt, sondern darüber hinaus auch von der Vorschubstellung des bewegbaren Teiles. Da das bewegbare Teil an einem radial abstehenden Zapfen des Schlüsselkopfes angreift, wird die Kraft des Kolbens zerlegt in eine Komponente, die tangential zum Schlüsselkopf gerichtet ist und die Nutzkomponente darstellt, und in eine Radialkomponente, die nicht zum Drehmoment beiträgt. Das Verhältnis der beiden Kraftkomponenten ändert sich in Abhängigkeit von der Vorschubstellung des Kolbens. Daher ändert sich auch das von dem Kolben auf den Schraubenkopf übertragene Drehmoment, so daß der leicht zu messende bzw. zu begrenzende Hydraulikdruck im Zylinder keine Ermitt-

ORtGlNAL INSPECTED

lung des jeweiligen Drehmomentes, das auf die Schraube einwirkt, zuläßt.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftschrauber erzeugt der Lenker, der die Reaktionskraft des Gehäuses der Antriebseinrichtung auf den Schlüsselkopf ableitet, ein zusätzliches Drehmoment, das umso größer ist, je ungünstiger der Winkel ist, unter dem der Kolben der Kolbenzylindereinheit an dem radialen Ansatz des Schlüsselkopfes angreift.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Winkelabstand zwischen den Angriffspunkten des ausfahrbaren Teiles der Antriebseinrichtung und des Lenkers an dem Schlüsselkopf so bemessen, daß bei ausschließlich tangential zum Schlüsselkopf wirkender Antriebseinrichtung der Lenker im wesentlichen radial zum Schlüsselkopf verläuft.

Während das bewegbare Teil der Antriebseinrichtung das maximale Drehmoment auf den Schlüsselkopf ausübt, ist das Drehmoment, das der Lenker ausübt, sehr klein oder gleich Null. In dem Maße, wie sich infolge des Winkels zwischen dem radialen Ansatz des Schlüsselkopfes und dem bewegbaren Teil der Antriebseinrichtung das Drehmoment verringert, erhöht sich das Drehmoment, das durch den Lenker auf den Schlüsselkopf übertragen wird, so daß das Gesamtdrehmoment mit ziemlich großer Genauigkeit annähernd konstant ist. Der Kraftschrauber ist somit imstande, eine Schraubendrehung in einem relativ großen Winkelbereich mit konstantem Drehmoment durchzuführen, ehe der Schlüsselkopf an dem Schraubenkopf umgesetzt werden muß oder der nächstfolgende Zahn einer Ratsche eingreift.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung hat der Gelenkpunkt, an dem der Lenker mit dem Schlüsselkopf verbunden ist, einen solchen Abstand vom Mittelpunkt des Schlüsselkopfes, daß die bei vollständig zusammengezogener Antriebseinrichtung an diesem Gelenkpunkt angreifende Kraft ein Drehmoment erzeugt, das wenigstens annähernd dem Drehmomentenverlust an dem ersten Ansatz gegenüber dem maximalen Drehmoment entspricht. Auf diese Weise kann durch den Lenker der stellungsabhängige Drehmomentenverlust des bewegbaren Teils der Antriebseinrichtung ausgeglichen werden.

Beim Lösen von Schrauben kann es vorkommen, daß ein wesentlich größeres Drehmoment aufgebracht werden muß, als beim Anziehen der betreffenden Schraube aufgebracht wurde. Dies hängt mit dem Setzverhalten von Schrauben zusammen, die darüber hinaus auch festgerostet sein können. Zum Lösen solcher sehr festsitzender Schrauben ist die Messung des Drehmomentes in der Regel nicht erforderlich, dagegen wird ein sehr hohes Drehmoment benötigt. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das ausfahrbare Teil der Antriebseinrichtung an einem radial abstehenden ersten Ansatz des Schlüsselkopfes und der Lenker an einem radial abstehenden zweiten Ansatz des Schlüsselkopfes angreifen und mindestens einer dieser Ansätze ist verlängert und weist einen zweiten Gelenkpunkt auf, in den das ausfahrbare Teil bzw. der Lenker zur Verlängerung des Hebelarmes umsetzbar ist. Bei einer derartigen Umsetzung des bewegbaren Teiles bzw. des Lenkers geht zwar die Linearität zwischen dem aufgebrachten Drehmoment und der Antriebskraft bzw. dem hydraulischen Antriebsdruck verloren, jedoch können außerordentlich hohe Drehmomente aufgebracht werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Kraftschraubers zu Beginn des Ausfahrens des Kolbens,

F i g. 2 zeigt eine Draufsicht ähnlich derjenigen der F ig. 1 bei voll ausgefahrenem Kolben und

Fig.3 zeigt eine Modifizierung des Ansatzes des Schlüsselkopfes zur Aufbringung hoher Drehmomente.

Der Kraftschrauber der F i g. 1 und 2 weist einen ringförmigen Schlüsselkopf 10 auf, der im vorliegenden Fall als Steckschlüssel ausgebildet ist. Anstelle des gezeichneten Schlüsselkopfes könnte auch ein Maulschlüssel, der nach einer Seite hin offen ist und seitlich gegen den Schraubenkopf geschoben wird, verwendet werden. Der ringförmige Schlüsselkopf 10 weist einen radialen ersten Ansatz 11 auf, an dem das Ende einer Kolbenstange 12 gelenkig befestigt ist. Die Kolbenstange 12 ist das bewegbare Teil der Antriebseinrichtung, die im vorliegenden Fall als Kolbenzylindereinheit 13 ausgebildet ist. Der in der Zeichnung nicht sichtbare Kolben ist in dem Druckzylinder 14 hin und her bewegbar. In den Druckzylinder 14 führen zwei hydraulische Druckleitungen (nicht dargestellt) hinein, so daß der Kolben durch geeignete Steuerung der Druckleitungen in dem Druckzylinder 14 hin und her bewegt werden kann.

An einem zweiten radialen Ansatz des Schlüsselkopfes 10 ist der Lenker 16 angelenkt. Das andere Ende dieses Lenkers ist über ein Gelenk 17 am rückwärtigen Teil der Wand des Zylinders 14 befestigt. An demselben Gelenk 17 ist der Stützfuß 18 angebracht, der schwenkbar ist und mit seinem freien Ende gegen ein ortsfestes Widerlager 19 gesetzt wird.

Wird die Kolbenstange 12 aus dem Zylinder 14 mit der Kraft P\o herausgeschoben, so teilt sich diese Kraft an dem Gelenkpunkt 20, der den radialen Ansatz 11 des Schlüsselkopfes mit dem Ende der Kolbenstange 12 verbindet, in eine radiale Komponente P\r und eine tangentiale Komponente Pit. Zur Drehung des Schlüsselkopfes 10 trägt nur die tangentiale Komponente P\ τ bei.

Aufgrund der Druckwirkung der Kolbenstange 12 tritt in dem Lenker 16, der als Zugstange ausgebildet ist, eine Zugkraft P2G auf. Diese Zugkraft läßt sich an dem Gelenkpunkt 21 der den Lenker 16 mit dem zweiten Ansatz 15 des Schlüsselkopfes verbindet, in eine tangentiale Komponente Ρχτ und eine radiale Komponente P₂A zerlegen. Die tangentiale Komponente /^rhat denselben Drehsinn, wie die tangentiale Komponente P\ ram Gelenkpunkt 20.

Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel a zwischen dem ersten Ansatz 11 und dem zweiten Ansatz 15 ca. 60°. Die Länge des zweiten Ansatzes 15 ist wesentlich kleiner als diejenige des ersten Ansatzes 11.

Wenn die Kolbenstange 12 die in Fig.2 gezeigte Position erreicht hat, in der sie rechtwinkelig zur Achse des radialen Ansatzes 11 liegt, wird die gesamte Kolbenkraft Pig als Tangentialkraft Ρ\τ nutzbar gemacht. In diesem Zustand ist die Zugstange 16 vollständig radial ausgerichtet, d. h. ihre Mittellinie bildet eine Verlängerung eines Radius des Schlüsselkopfes. Eine Tangentialkomponente wird von der Zugkraft der Zugstange 16 praktisch nicht mehr auf den Schlüsselkopf ausgeübt. Dies ist der Grenzzustand, in dem die Vorschubbewegung der Kolbenstange 12 beendet ist. Wenn dieser Zustand erreicht ist, kann der

Schlüsselkopf tO entweder umgesetzt werden, so daß der Schlüsselkopf 10 mit seiner öffnung 22 auf dem Schraubenkopf um eine Zacke weitergedreht wird, oder es kann ein Gesperre oder ein Freilauf vorgesehen sein, der den Schlüsselkopf in der einen Richtung mitnimmt, in der anderen Richtung aber frei durchdreht.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftschrauber wird, während sich das auf den Schlüsselkopf 10 ausgeübte Drehmoment beim Herausschieben der Kolbenstange 12 aus dem Zylinder 14 ständig vergrößert, das zusätzlich in derselben Richtung durch die Kraftkomponente P₂yaufgebrachte Drehmoment verkleinert, so daß das Gesamtdrehmoment über den gesamten Hubwinkel a praktisch konstant bleibt. Es ist daher möglich, an die Druckleitung des Zylinders 14 ein Druckmeßgerät anzuschließen, dessen Anzeige Aufschluß über das jeweils herrschende Schraubmoment gibt, oder die Größe des aufzubringenden Schraubmomentes durch ein Überdruckventil zu begrenzen, das. anspricht, sobald ein vorgegebener Maximaldruck überschritten wird.

Wenn eine lineare Beziehung zwischen dem aufgebrachten Schraubmoment und der Kraft bzw. dem Druck der Antriebseinrichtung nicht erforderlich ist, kann der radiale Ansatz W des Schlüsselkopfes 10' verschiedene Gelenkpunkte 20,23 mit unterschiedlichen radialen Abständen vom Mittelpunkt des Schlüsselkopfes aufweisen. Je weiter außen die Kolbenstange 12 angesetzt wird, umso größer ist das auf den Schlüsselkopf ausgeübte Drehmoment, weil der Hebelarm länger wird. In den Gelenkpunkt 23 wird die Kolbenstange 12 beispielsweise eingesetzt, wenn zum Zwecke des Lösens einer Schraube ein besonders hohes Drehmoment benötigt wird.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Schlüsselkopf relativ dünn und schmal ausgebildet werden kann, so daß es möglich ist, den Kraftschrauber auch an solche Schrauben anzusetzen, die nahe an einer Wand oder an anderen Konstruktionsteilen liegen. Außerdem kann die Vorrichtung in engen Nischen eingesetzt werden, wo jeweils nur ein schmaler Winkelsektor zum Ansetzen der Antriebseinrichtung zu Verfügung steht.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, den Drehsinn umzukehren, indem die Kolbenstange 12 als Zugstange und der Lenker 16 als Druckstange benutzt wird. In diesem Falle müßte der Abstützfuß 18 ebenfalls um etwa 180° umgeschwenkt werden, so daß er sich gegen ein anderes Konstruktionsteil legt. Als Antriebseinrichtung muß auch nicht notwendigerweise eine Kolbenzylindereinheit verwandt werden, obwohl diese sich in der praxis als sehr günstig erwiesen hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftschrauber mit einem Schlüsselkopf, der gelenkig mit dem ausfahrbaren Teil einer linear wirkenden Antriebseinrichtung verbunden ist, und mit einer Abstützvorrichtung zum Abstützen der Antriebseinrichtung an einem ortsfesten Widerlager, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schlüsselkopf (10) im Winkelabstand zu dem ausfahrbaren Teil (12) der Antriebseinrichtung ein Lenker (16) angreift, dessen anderes Ende an dem festen Teil (14) der Antriebseinrichtung (13) angelenkt ist, und daß die Abstützvorrichtung nur aus einem gegen das Widerlager (19) drückenden Stützfuß (18) besteht.

2. Kraftschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand zwischen den Angriffspunkten (20, 21) des ausfahrbaren Teils (12) der Antriebseinrichtung und des Lenkers (16) an dem Schlüsselkopf (10) so bemessen ist, daß bei ausschließlich tangential zum Schlüsselkopf wirkender Antriebseinrichtung (13) der Lenker (16) im wesentlichen radial zum Schlüsselkopf verläuft (F ig. 2).

3. Kraftschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkpunkt (21), an dem der Lenker (16) mit dem Schlüsselkopf (10) verbunden ist, einen solchen Abstand vom Mittelpunkt des Schlüsselkopfes hat, daß die bei vollständig zusammengezogener Antriebseinrichtung (13) an diesem Gelenkpunkt angreifende Kraft ein Drehmoment erzeugt, das wenigstens annähernd dem Drehmomentenverlust an dem ersten Ansatz

(11) gegenüber dem maximalen Drehmoment entspricht.

4. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ausfahrbare Teil

(12) an einem radial abstehenden ersten Ansatz (11') des Schlüsselkopfes (10') und der Lenker (16) an einem radial abstehenden zweiten Absatz (15) des Schlüsselkopfes angreift, und daß mindestens einer dieser Ansätze (H') verlängert ist und einen zweiten Gelenkpunkt (23) aufweist, in den das ausfahrbare Teil (12) bzw. der Lenker (16) zur Verlängerung des Hebelarmes umsetzbar ist.

5. Kraftschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützfuß (18) an der Antriebseinrichtung (13) frei schwenkbar gelenkig angebracht ist.

6. Kraftschrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (a) zwischen dem ersten Ansatz (11) und dem zweiten Ansatz (15) ca. 60° beträgt und die Länge des zweiten Ansatzes (15) wesentlich kleiner ist als diejenige des ersten Ansatzes (11).

7. Kraftschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schraubenkopf ein Gesperre vorgesehen ist, das den Schlüsselkopf (10) in der einen Richtung mitnimmt, in der anderen Richtung aber frei durchdreht.