-
-
Drehwerkzeug
-
Die Erfindung betrifft ein Drehwerkzeug mit einem eine Eingangswelle
treibenden Antriebsmotor und einer über ein Untersetzungsgetriebe antreibbaren Ausgangswelle.
-
Derartige Drehwerkzeuge werden beispielsweise als Kraftschrauber eingesetzt,
um Schrauben oder Muttern festzuziehen oder zu lösen; sie sind aber auch für andere
Zwecke geeignet, bei denen ein Teil mit motorischer Antriebskraft gegen einen Widerstand
gedreht werden muß, beispielsweise zum Drehen von Rohren. Bekannt sind hydraulisch
oder pneumatisch angetriebene Drehwerkzeuge, bei denen an die Ausgangswelle eine
Schlüsselnuß angesetzt wird. Derartige Drehwerkzeuge können zwischen verschiedenen
Drehgeschwindigkeiten umgeschaltet werden, so daß eine festzuziehende Schraube zunächst
mit höherer Drehzahl angetrieben wird, solange
sie noch keinen größeren
Drehwiderstand aufbringt. Zum endgültigen Festziehen der Schraube gegen einen größeren
Drehwiderstand kann der Antriebsmotor bzw. das ihm nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe
derart umgeschaltet werden, daß die Ausgangswelle eine geringere Drehzahl bei höherem
Drehmoment aufbringt. Dies setzt jedoch eine manuell erfolgende Drehzahlumschaltung
voraus.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehwerkzeug der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei dem die Abtriebsdrehzahl lastabhängig selbsttätig
umgeschaltet wird, derart, daß bei niedrigem Drehmoment die Drehung mit hoher Drehzahl
und bei hohem Drehmoment bzw. hohem Drehwiderstand die Drehung mit niedrigerer Drehzahl
erfolgt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Eingangswelle über eine erste Kupplung mit der Ausgangswelle und über eine zweite
Kupplung mit der Antriebswelle des Untersetzungsgetriebes verbindbar ist, und daß
die erste und die zweite Kupplung in Abhängigkeit vom Lastmoment gegensinnig zueinander
gesteuert sind.
-
Nach der Erfindung erfolgt bei geringer Last eine direkte Kopplung
zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle über die erste Kupplung, so daß beide Wellen
im Verhältnis 1:1 angetrieben werden. Übersteigt die auf die Ausgangswelle einwirkende
Last einen bestimmten Grenzwert, dann wird die erste Kupplung ausgerückt und die
zweite Kupplung eingerückt. Der direkte Kraftfluß von der Eingangswelle zur Ausgangswelle
wird hierdurch
unterbrochen. Dagegen wird ein Kraftfluß von der
Eingangswelle über das Untersetzungsgetriebe zur Ausgangswelle hergestellt. Die
Ausgangswelle dreht sich nun mit geringerer Drehzahl als die Eingangswelle, wodurch
das Drehmoment an der Ausgangswelle mit entsprechend dem Reziprokwert des Drehzahl-Übersetzungsverhältnisses
verstärkt wird. Bei hohem Lastmoment erfolgt also eine selbsttätige Einschaltung
des Untersetzungsgetriebes.
-
Auf diese Weise ist es möglich, eine Schraube zunächst mit hoher Drehzahl
anzuziehen, bis das Schraubmoment den Grenzwert erreicht. Dann schaltet das Drehwerkzeug
automatisch auf eine Drehzahluntersetzung um, wodurch das Ausgangsdrehmoment erhöht
und die Drehzahl verringert wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Kupplungen durch einen Hydraulikkolben betätigt sind, der von dem Vorlaufdruck
des als Hydraulikmotor ausgebildeten Antriebsmotors gesteuert ist. Hierbei wird
der Vorlaufdruck des Hydraulikmotors als Steuergröße zum Betätigen der Kupplungen
benutzt. Dieser Vorlaufdruck ist abhängig vom Lastmoment und eignet sich daher besonders
gut zur Bestimmung des Umschaltzeitpunktes. Alternativ besteht die Möglichkeit,zur
Umschaltung ein Schaltsignal zu benutzen, das von der Reaktionskraft des Drehwerkzeugs
abgeleitet wird, z.B. von derjenigen Kraft, die auf einen am Gehäuse des Untersetzungsgetriebes
angebrachten Stützfuß einwirkt.
-
Eine bevorzugte; Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangswelle entgegen der Druckwirkung des Hydraulikkolbens federbelastet
ist und eine mit einer Kupplungsplatte der Ausgangswelle zusammenwirkende erste
Kupplungsscheibe und eine mit einer Kupplungsplatte der Antriebswelle zusammenwirkende
zweite Kupplungsscheibe aufweist. Durch Längsverschiebung der Eingangswelle werden
auf diese Weise die beiden Kupplungsscheiben verschoben, um die erste und die zweite
Kupplung gegensinnig zueinander zu betätigen.
-
Wenn das Untersetzungsgetriebe mehrere (mindestens zwei) Getriebestufen
aufweist, ist zweckmäßigerweise die mit der Ausgangswelle verbundene letzte Getriebestufe
über eine dritte Kupplung mit der vorletzten Getriebestufe verbunden. Die dritte
Getriebestufe wird synchron und.
-
gleichsinnig mit der zweiten Getriebestufe betätigt.
-
Hierdurch wird erreicht, daß bei der direkten Kraftübertragung von
der Eingangswelle auf die Ausgangswelle, also beim Übersetzungsverhältnis von 1:1,
die letzte Getriebestufe von den übrigen Getriebestufen entkoppelt ist, um zu vermeiden,
daß die übrigen Getriebestufen mit zu hoher Drehzahl leer mitlaufen.
-
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert.
-
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Drehwerkzeugs,
wobei in dem Schalt- und Steuerteil die Symbole der dort enthaltenen hydraulischen
Komponenten dargestellt sind, und Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Getriebeteil.
-
Das dargestellte Drehwerkzeug dient als hydraulisch angetriebener
Kraftschrauber zum Drehen von Schrauben. Es weist einen Schalt- und Steuerteil 10
auf, der über einen Druckanschluß 11 an eine Pumpe 12 und über einen Tankanschluß
13 an eine zu einem Tank 14 führende Rücklaufleitung angeschlossen ist. Der Schalt-
und Steuerteil 10 versorgt einen Hydraulikmotor 15 mit Hydraulikflüssigkeit. Die
Welle 28 des Hydraulikmotors 15 treibt die Eingangswelle 29 des Getriebeteils 16.
Die Ausgangswelle 30 des Getriebeteils 16 weist eine aus dem Gehäuse herausragende
Keilverzahnung 17 auf, an die eine Schlüsselnuß zum Aufstecken auf eine Schraube
angesetzt werden kann. Das Gehäuse des Getriebeteils 16 ist drehfest mit einem Stützfuß
18 verbunden, der seitlich und schräg nach vorne absteht um gegen ein festes Widerlager
gesetzt zu werden, damit Drehungen des Gehäuses sowie des Motors 15 infolge der
beim Schrauben entstehenden Reaktionskraft vermieden werden.
-
Wie Fig. 1 zeigt, ist der Druckanschluß 11 mit dem Tankanschluß 13
über ein Drosselventil 19 verbunden. Die Offnungsstellung des Drosselventils 19
wird über einen mit dem Zeigefinger zu bedienenden Hebel 20, der in einem Handgriff
21 gelagert ist, manuell verstellt. Bei voll-
ständig geöffnetem
Drosselventil 19 ist der Druckanschluß 11 voll mit dem Tankanschluß 13 verbunden.
Dies ist der Fall, wenn der Hebel 20 losgelassen ist, und von einer (nicht dargestellten)
Feder in die in Fig. 1 dargestellte Ruhelage gedrückt wird. Wird der Hebel 20 dagegen
in den Handgriff 21 eingedrückt, dann schließt das Drosselventil 19 in proportionaler
Weise.
-
Der Druckanschluß 11 und der Tankanschluß 13 sind ferner mit dem Schaltventil
22 verbunden, das diese Anschlüsse mit den Verbraucheranschlüssen 23 bzw. 24 des
Hydraulikmotors 15 verbindet. Das Schaltventil 22 ist umschaltbar, so daß eine Drehrichtungsumkehr
der Welle des Hydraulikmotors 15 möglich ist. Das Schaltventil 22 wird über einen
Hebel 25 umgeschaltet, der schwenkbar an dem Handgriff 21 angebracht ist. Wird der
Hebel 25 aus der gezeichneten Stellung verschwenkt, dann wird anstelle des Verbraucheranschlusses
23 der Verbraucheranschluß 24 mit dem Druckanschluß 11 verbunden, und anstelle des
Verbraucheranschlusses 24 wird der Verbraucheranschluß 23 mit dem TankanschluB 13
verbunden. Durch Betätigen der Hebel 20 und 25 können somit die Drehrichtung und
das Antriebsmoment des Hydraulikmotors 15 verändert werden.
-
Von dem Druckanschluß 11 führt eine Leitung 27 in den Getriebeteil.
Der Druck in dieser Leitung 27 entspricht stets dem Vorlaufdruck des Hydraulikmotors
15. Bei vollständig geschlossenem Drosselventil 19 ist der Druck in der Leitung
27 von dem Lastmoment einer Ausgangswelle 30 abhängig.
-
Die Motorwelle 28 ist mit der Eingangswelle 29 des Getriebeteils 16
drehfest verbunden, jedoch kann die Eingangswelle 19 relativ zu der Motorwelle 28
in Längsrichtung verschoben werden. Am vorderen Ende der Eingangswelle 29 ist eine
Kupplungsscheibe 31 befestigt, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser
der Eingangswelle 29. Die Kupplungsscheibe 31 weist an ihrer der Eingangswelle 29
zugewandten Rückseite einen Reibbelag 32 auf, der gegen eine Kupplungsplatte 33
drückt. Die Kupplungsplatte 33 ist am inneren Ende der Ausgangswelle 30 festgeschraubt.
In einem Hohlraum 34, der durch die Ausgangswelle 30 und durch die Kupplungsscheibe
33 begrenzt wird, kann die Kupplungsscheibe 31 mit dem Reibbelag 32 in Längsrichtung
verschoben werden.
-
Im Innern der hohlen Ausgangswelle 30 ist ein Tellerfederpaket 35
angeordnet, das gegen einen Schraubstopfen 36 abgestützt ist und über ein Axialdrucklager
37 die an der Eingangswelle 29 befestigte Kupplungsscheibe 31 inRichtung auf den
Hydraulikmotor 15 drückt. Durch Drehen des Schraubstopfens 36 kann die Vorspannung
des Tellerfederpaketes 35 verändert werden.
-
An dem dem Hydraulikmotor 15 zugewandten rückwärtigen Ende der Eingangswelle
29 ist eine radial abstehende zweite Kupplungsscheibe 38 befestigt, die mit einer
mit einem Reibbelag 40 versehenen Kupplungsplatte 39 zusammenwirkt. Die Kupplungsplatte
39 ist mit dem Sonnenrad 41 einer ersten Planetenrad-Getriebestufe 42 verbunden.
Das Sonnenrad 41 ist auf der Eingangswelle 29 gelagert und kämmt mit mehreren Planetenrädern
43, deren Außenverzahnungen andererseits mit der Innenverzahnung 44
des
Getriebegehäuses 45 kämmen. Die Planetenräder 43 sind in einem Käfig gelagert, der
aus zwei mit gegenseitigem Abstand angeordneten parallelen Platten 46,47 besteht,
welche durch Achsen 48 zum Lagern der Planetenräder 43 miteinander verbunden sind.
Die Platte 46 dient gleichzeitig als Kupplungsscheibe, die mit einer ebenfalls auf
der Eingangswelle 29 gelagerten Kupplungsplatte 49 mit Reibbelag 50 zusammenwirkt.
Die Kupplungsplatte 49 ist mit dem Sonnenrad 41' der zweiten Planetenrad-Getriebestufe
42' verbunden. Mit der Außenverzahnung des Sonnenrades 41 stehen mehrere Planetenräder
43' in Eingriff, die andererseits auch mit der Innenverzahnung 44 des Getriebegehäuses
45 kämmen. Die Planetenräder 43' sind in einem Käfig gelagert, der aus den parallelen,
mit gegenseitigem Abstand angeordneten Platten 46' und 47' sowie den die Platten
verbindenden Achsen 48' besteht, auf denen die Planetenräder 43' gelagert sind.
Der Käfig der zweiten Getriebestufe 42' ist fest mit der Ausgangswelle 30 verbunden.
-
In der rückwärtigen Stirnwand 51 des Getriebegehäuses 45 befindet
sich ein ringförmiger Zylinderraum 52, in dem ein ringförmiger Kolben 53 axial verschiebbar
ist. In den Zylinder 52 mündet die Druckleitung 27 ein. Der ringförmige Kolben 53
ist über ein Axialdrucklager 54 an der zweiten Kupplungsscheibe 38 abgestützt. Ein
weiteres Axialdrucklager 55 ist zwischen der zweiten Kupplungsplatte 39 und der
benachbarten Platte 47 des Käfigs der ersten G.etriebestufe 42 angeordnet. Ein weiteres
Axialdrucklager 56 ist zwischen der Kupplungsplatte 49 und der benachbarten Platte
47' des Käfigs
der zweiten Getriebestufe 42' angeordnet, und ein
weiteres Axialdrucklager 57 stützt den Käftig der zweiten Getriebestufe 42' gegen
die vordere Stirnwand des Getriebegehäuses 45 ab.
-
Bei geringem Lastmoment drückt das Tellerfederpaket 35 die erste Kupplungsscheibe
31 gegen die fest mit der Ausgangswelle 30 verbundene Kupplungsplatte 33. Auf diese
Weise wird das Drehmoment der Motorwelle 28 über die Eingangswelle 29 und die erste
Kupplung 31, 33 auf die Ausgangswelle 30 übertragen. Wird der Druck in der Leitung
27 infolge eines Anstiegs des Lastmomentes so groß, daß die auf den Ringkolben 53
einwirkende Kraft die Kraft des Tellerfederpakets 35 überwindet, dann wird die Eingangswelle
29 gemäß Fig. 2 nach links verschoben, wobei die Kupllungsscheibe 31 mit dem Reibbelag
32 von der Kupplungsplatte 33 abhebt. Die Kupplungsscheibe 31 dreht sich nunmehr
weiterhin zusammen mit der Eingangswelle 29, ist jedoch von der Ausgangswelle 30
entkoppelt. Kurze Zeit nach dem Auslösen bzw.
-
dem Entkuppeln der ersten Kupplung 31, 33 wird die Kupplungsscheibe
38 gegen den Reibbelag 40 der Kupplungsplatte 39 gedrückt und die Kupplungsscheibe
46 wird gegen den Reibbelag 50 der Kupplungsscheibe 49 gedrückt. Auf diese Weise
wird nunmehr die Drehung der Eingangswelle 29 über die zweite Kupplung 38, 39 auf
die erste Getriebestufe 42 und von dort über die dritte Kupplung 46, 49 auf die
zweite Getriebestufe 42' übertragen. Der Käfig der zweiten Getriebestufe 42' ist
direkt mit der Ausgangswelle 30 verbunden.
-
Die dritte Kupplung 46, 49 ist vom Prinzip her nicht unbedingt erforderlich.
Die beiden Platten 46 und 49 könnten auch fest miteinander verbunden sein. In diesem
Falle würde jedoch bei einem direkten Antrieb der Ausgangswelle 30 die erste Getriebestufe
42 mit sehr hoher Geschwindigkeit leer umlaufen. Um dies zu vermeiden, wird bei
direkter Kopplung zwischen Eingangswelle 29 und Ausgangswelle 30 die erste Getriebestufe
42 von der zweiten Getriebestufe 42' abgekuppelt.
-
Während bei direkter Kopplung von Eingangs- und Ausgangswelle das
Ubersetzungsverhältnis 1:1 beträgt, wird bei Einschaltung der beiden Getriebestufen
42 und 42' beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis von 1:24 eingestellt. Dies
bedeutet, daß die Eingangswelle 29 sich vierundzwanzigmal schneller dreht als die
Ausgangswelle 30.
-
- Leerseite -