DE3818924A1

DE3818924A1 - Kraftgetriebenes schraubwerkzeug

Info

Publication number: DE3818924A1
Application number: DE19883818924
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Sasaki
Original assignee: Makita Electric Works Ltd
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-06-29
Also published as: DE3818924C2

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftgetriebenes Schraubwerkzeug.

Derartige kraftgetriebene Schraubwerkzeuge können einen Motor, ein von diesem angetriebenes Haupt zahnrad, eine axial bewegliche Spindel mit einem daran befestigten Einsatzteil und eine Kupplung zur Übertragung und Unterbrechung der Drehbewegung zwischen Motor und Spindel aufweisen. Grundsätzlich enthält die Kupplung einen Klauenkupplungsmecha nismus, der sich aus einem festen Kupplungs element am Hauptzahnrad und einem bewegbaren, mit dem festen Kupplungselement in Eingriff bring baren Kupplungselement auf der Spindel zusammen setzt. Die axiale Bewegung der Spindel bewirkt somit, daß das bewegbare Kupplungselement in und außer Antriebseingriff mit dem festen Kupplungs element gebracht wird. Solche Schraubwerkzeuge sind beispielsweise in den US-PSen 29 40 488, 35 27 273 und 37 12 352 beschrieben.

In derartigen Schraubwerkzeugen mit einem einfachen Kupplungsmechanismus wird jedoch die Drehung der Spindel bei Beendigung eines Schraubvorganges angehalten, wodurch der Kupplungsmechanismus vorübergehend seine Eingriffs- und Trennvorgänge wiederholt. Dies verursacht unangenehme Schlaggeräusche und bewirkt eine rasche Abnutzung des Kupplungs mechanismus.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kraftgetriebenes Schlagwerkzeug mit einem Kupplungsmechanismus zu schaffen, bei dem dieser nach Beendigung eines Schraubvorganges eine glatte und vollständige Trennung der Kupplungs elemente vollführt, so daß störende Schlag geräusche vermieden sowie der Antriebsvorgang verbessert und die Lebensdauer des Kupplungs mechanismus verlängert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 4 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildun gen der erfindungsgemäßen Schraubwerkzeuge ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße kraftgetriebene Schraub werkzeug gemäß der ersten Ausbildung weist ein Gehäuse, einen im Gehäuse angeordneten Motor und ein vom Motor angetriebenes Hauptzahnrad auf. Am vorderen Ende des Gehäuses ist eine Anschlaghülse befestigt. Im Gehäuse ist eine Spindel axial bewegbar gelagert und ein in der Anschlaghülse befindliches Einsatzteil ist an ihr befestigt. Im rückwärtigen Ende der Spindel ist eine Nut ausgebildet. Ein Klauen kupplungsmechanismus ist durch axiale Bewegung der Spindel betätigbar, um die Drehbewegung zwischen dem Hauptzahnrad und der Spindel zu übertragen und zu unterbrechen. Der Klauen kupplungsmechanismus weist ein festes Kupplungs element auf der Vorderfläche des Hauptzahnrades und ein bewegbares Kupplungselement am hinteren Ende der Spindel für den Eingriff mit dem festen Kupplungselement auf. Im vorderen Ende des be wegbaren Kupplungselementes ist eine Nut ausge bildet, die der Nut in der Spindel gegenüberliegt. Mindestens eine der Nuten in der Spindel und dem bewegbaren Kupplungselement ist gegenüber der Axialrichtung geneigt. Ein Kupplungsglied ist zwischen der Nut in der Spindel und der Nut des bewegbaren Kupplungselementes eingesetzt. Zwischen dem Hauptzahnrad und dem bewegbaren Kupplungselement ist eine Feder angeordnet, um das bewegbare Kupplungselement normalerweise von dem festen Kupplungselement wegzudrücken.

Wenn somit das von der Spindel gehaltene Einsatz teil gegen eine Arbeitsfläche gedrückt wird, wird die Spindel in axialer Richtung zurückge stoßen und hierdurch bewegt sich das Kupplungs glied in der geneigten Nut der Spindel bzw. des bewegbaren Kupplungselementes. Wenn dies geschieht, wird das bewegbare Kupplungselement gegen die Vorspannkraft der Feder zum festen Kupplungselement hin bewegt, bis diese in gegen seitigem Eingriff sind. Die Drehbewegung des Motors wird damit auf die Spindel übertragen.

Wenn die am Gehäuse befestigte Anschlaghülse gegen die Arbeitsfläche stößt, werden die Spindel und das bewegbare Kupplungselement entsprechend der Höhe der Zähne des festen Kupplungselementes nach vorn gestoßen, so daß sich das bewegbare vom festen Kupplungselement löst und damit die Übertragung der Drehbewegung beendet wird. Gleichzeitig damit bewirkt die Vorspannkraft der Feder, daß durch eine Ver schiebung des Kupplungsgliedes entlang der geneigten Nut eine vollständige Trennung zwischen bewegbarem und festem Kupplungselement herbeigeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seiten ansicht eines kraftgetriebenen Schraubwerkzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der wesentlichen Teile des Schraub werkzeugs,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht der wesentlichen Teile des Schraub werkzeugs in Arbeitsstellung in der Schnittdarstellung,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Kupplungsmechanismus im Trennzustand,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Kupplungsmechanismus im Eingriffszustand,

Fig. 7A bis 7F schematische Darstellungen verschiedener Arbeitsphasen des Schraubwerkzeugs,

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Schraub werkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8, und

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Eingriffsnuten in abge wickelter Form.

Das Schraubwerkzeug nach Fig. 1 enthält ein Gehäuse 1 mit einem zylindrischen Abschnitt 1 a. Das Gehäuse 1 enthält einen nicht gezeigten Antriebsmotor mit einer Welle, auf der ein Ritzel 2 ausgebildet ist. Das Ritzel 2 kämmt mit einem Hauptzahnrad 3, das auf einer Tragwelle 4 be festigt ist. Eine Spindel 5 ist innerhalb des zylindrischen Abschnitts 1 a des Gehäuses 1 koaxial mit der Tragwelle 4 drehbar und axial bewegbar gelagert. Am vorderen Ende der Spindel 5 ist ein Einsatzstück 6 befestigt und ihr hinteres Ende ist dem Hauptzahnrad 3 im Abstand zu diesem zugewandt.

Zwischen dem Hauptzahnrad 3 und der Spindel 5 ist ein Klauenkupplungsmechanismus 7 vorge sehen, der ein festes Kupplungselement 8 und ein bewegbares Kupplungselement 9 aufweist. Das feste Kupplungselement 8 ist auf der Vorder fläche des Hauptzahnrades 3 ausgebildet. Das bewegbare Kupplungselement 9 ist von im wesent lichen ringartiger Konfiguration und koaxial zur Spindel 5 auf deren hinteres Ende aufgesetzt, so daß es mit dem festen Kupplungselement 8 in Eingriff gebracht werden kann.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, besitzt die Spindel 5 an ihrem hinteren Ende in der äußeren Umfangsfläche drei Nuten 10, die in gleichem Abstand voneinander und in einem bestimmten Maß in axialer Richtung geneigt angeordnet sind. Das bewegbare Kupplungselement 9 weist in seiner inneren Umfangsfläche drei Nuten 11, die jeweils einer geneigten Nut 10 in der Spindel 5 gegenüber liegen und zum vorderen Ende hin geöffnet sind, auf. Eine Kupplungskugel 12 ist zwischen jedes Paar von gegenüberliegenden Nuten 10 und 11 eingefügt.

Somit wird das bewegbare Kupplungselement 9 durch axiale Bewegung der Spindel 5 sowie durch axiale Bewegung der Kupplungskugeln 12 zwischen den geneigten Nuten 10 und den Nuten 11 zwischen Stellungen bewegt, in denen es mit dem festen Kupplungselement in Eingriff oder von diesem getrennt ist.

Zwischen dem Hauptzahnrad 3 und dem bewegbaren Kupplungselement 9 ist eine Feder 13 vorgesehen, die normalerweise das bewegbare Kupplungselement 9 von dem festen Kupplungselement 8 wegdrückt.

Eine zylindrische Anschlaghülse 14 ist fest an das vordere Ende des zylindrischen Abschnitts 1 a des Gehäuses 1 angeschraubt und hält das Einsatz stück 6 zurück, dessen Spitze aus ihr heraus ragt. Durch Veränderung der axialen Stellung der Anschlaghülse 14 in bezug auf die Eindringtiefe der Schraube Y im Werkstück W kann eingestellt werden, wie weit die Spitze des Einsatzstückes 6 aus der Anschlaghülse 14 herausragen soll.

Die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels des beschriebenen Schraubwerkzeugs wird nun anhand der Fig. 5, 6 und 7A bis 7F erläutert.

Es wird angenommen, daß die gewünschte Vorein stellung der Eindringtiefe erfolgt ist, und es wird dann die Spitze des Einsatzstückes 6 auf den Kopf der einzudrehenden Schraube Y gesetzt, die ihrerseits auf das Werkstück W aufgesetzt wird.

In dieser Lage befinden sich die Kupplungskugeln 12 in den geneigten Nuten 10 und den Nuten 11 in der vom Hauptzahnrad 3 entfernten Stellung, das heißt in der untersten Stellung gemäß Fig. 5. Das bewegbare Kupplungselement 9 ist von dem festen Kupplungselement 8 getrennt, so daß, wenn der Motor in Betrieb ist, nur das Hauptzahnrad 3 gedreht wird, ohne daß die Drehbewegung auf die Spindel 5 und das Einsatzstück 6 übertragen wird (Fig. 7A).

Wenn von der Bedienungsperson Druck auf die Schraube Y ausgeübt wird, indem das Schraubwerk zeug nach vorwärts gegen das Werkstück W ge drückt wird, wird die Spindel 5 nach rückwärts gegen das Hauptzahnrad 3 bewegt, wodurch das bewegbare Kupplungselement 9 gegen die Vorspann kraft der Feder 13 bewegt wird, bis es in das feste Kupplungselement 8 eingreift. Daraufhin wird die Drehbewegung des Motors über das Haupt zahnrad 3 auf die Spindel 5 übertragen, wodurch die Drehung auch des Einsatzstückes 6 bewirkt wird (Fig. 7B).

Wenn die Schraube Y durch das Einsatzstück 6 ge dreht wird, ist das bewegbare Kupplungselement 9 vollständig in Eingriff mit dem festen Kupplungs element 8. Die Kupplungskugeln 12 in den ge neigten Nuten 10 und den Nuten 11 werden in die oberste Stellung bewegt, wie aus Fig. 6 er sichtlich ist. Als Folge hiervon wird die Spindel 5 um das Maß der axialen Neigung der Nuten 10 verschoben, wodurch sich ein Zwischenraum a′ zwischen dem festen Kupplungselement 8 und dem bewegbaren Kupplungselement 9 ergibt (Fig. 7C).

Wenn die Schraube Y weiter in das Werkstück W hineingedreht wird, wird das gesamte Werkzeug zum Werkstück W hin bewegt, bis zu dem Zeitpunkt, in dem das Ende der Anschlaghülse 14 die Arbeits fläche berührt. Daraufhin werden die Spindel 5 und das bewegbare Kupplungselement 9 um eine Strecke nach vorwärts gedrückt, die der Höhe b der Zähne des festen Kupplungselements 8 ent spricht, wodurch bewirkt wird, daß das Einsatz stück 6 die Schraube Y um diese Strecke b weiter eindreht. Das bewegbare Kupplungselement 9 und das feste Kupplungselement 8 treten dann außer Eingriff (Fig. 7D und 7E).

Sobald das bewegbare Kupplungselement 9 und das feste Kupplungselement 8 voneinander getrennt sind, werden die Kupplungskugeln 12 unter der Wirkung der Feder 13 entlang der geneigten Nuten 10 in der Richtung vom Hauptzahnrad 3 weg bewegt, und das bewegbare Kupplungselement 9 wird um den Zwischenraum a′ bzw. den Neigungs abstand a der Nuten 10 verschoben, wodurch sich dieser Zwischenraum a′ zwischen dem festen Kupplungselement 8 und dem bewegbaren Kupplungs element 9 einstellt. Das bewegbare Kupplungs element 9 ist somit vollständig vom festen Kupplungselement 8 getrennt und die Übertragung der Drehbewegung vom Hauptzahnrad 3 zur Spindel 5 ist unterbrochen (Fig. 7E und 7F).

Es zeigt sich somit, daß die Trennung des be wegbaren Kupplungselementes 9 vom festen Kupplungs element 8 glatt und zuverlässig durchgeführt werden kann, ohne daß Schlaggeräusche auftreten.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 bis 10 enthält das kraftgetriebene Schraub werkzeug ebenfalls ein Gehäuse 15 mit einem zylindrischen Abschnitt 15 a. Das Gehäuse 15 ent hält einen nicht gezeigten Motor mit einer Welle, auf der ein Ritzel 16 ausgebildet ist. Das Ritzel 16 kämmt mit einem Hauptzahnrad 17, das auf einer Tragwelle 18 befestigt ist. Innerhalb des zylindrischen Abschnitts 15 a des Gehäuses 15 ist in koaxialer Beziehung zur Tragwelle 18 eine Spindel 19 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Am vorderen Ende der Spindel 19 ist eine Steckhülse 20 befestigt, und das hintere Ende der Spindel 19 ist dem Hauptzahnrad 17 im Abstand zu diesem zugewandt.

Zwischen dem Hauptzahnrad 17 und der Spindel 19 befindet sich ein Klauenkupplungsmechanismus 21 aus einem festen Kupplungselement 22 und einem bewegbaren Kupplungselement 23. Das feste Kupplungselement 22 ist auf der Vorderfläche des Hauptzahnrades 17 gebildet. Das bewegbare Kupplungs element 22 ist koaxial in das hintere Ende der Spindel 19 eingepaßt, um mit dem festen Kupplungs element 23 in Eingriff gebracht zu werden.

An das hintere Ende der Spindel 19 ist integral mit dieser ein Flansch 24 angeformt. Dieser be sitzt an seinem rückwärtigen Ende eine kreis förmige Ausnehmung 25. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind vom hinteren Ende des Flansches 24 bis zum Boden der Ausnehmung 25 drei sich in Umfangs richtung erstreckende, in gleichen Abständen angeordnete Nuten 26 eingeschnitten. Jede der Nuten 26 hat auf ihrer Bodenseite eine im wesent lichen V-förmige schräge Fläche 26 a, die zur Axialrichtung der Spindel 19 konisch verläuft, wie in Fig. 10 gezeigt ist.

Das bewegbare Kupplungselement 23 weist einen Vorsprung 23 a und einen Flansch 23 b auf, die integral mit diesem ausgebildet sind. Der Vorsprung 23 a ist locker in die Ausnehmung 25 des Flansches 24 der Spindel 19 eingepaßt. Wie aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, besitzt der Vorsprung 23 a in seiner äußeren Umfangsfläche drei Nuten 27, die jeweils jeder Nut 26 des Flansches 24 gegenüberliegen. Ebenso wie die Nuten 26 des Flansches 24 hat jede der Nuten 27 des Vorsprunges 23 a im Bodenbereich eine im wesentlichen V-förmige schräge Fläche 27 a, die zur Axialrichtung der Spindel 19 konisch verläuft und symmetrisch mit der schrägen Fläche 26 a des Flansches 24 ist. Zwischen jedem Paar von gegen überliegenden Nuten 26 und 27 ist eine Kupplungs kugel 28 aufgenommen.

Somit wird das bewegbare Kupplungselement 23 durch axiale Bewegung der Spindel 19 und durch axiale Bewegung der Kupplungskugeln 28 zwischen den Nuten 26 mit den axial geneigten Flächen 26 a und den Nuten 27 mit den axial geneigten Flächen 27 a zwischen Stellungen bewegt, in denen es sich in Eingriff und außer Eingriff mit dem festen Kupplungselement 22 befindet.

Zwischen dem Hauptzahnrad 17 und dem bewegbaren Kupplungselement 23 ist eine Feder 29 angeordnet, die normalerweise das bewegbare Kupplungselement 23 von dem festen Kupplungselement 22 wegdrückt.

Eine zylindrische Anschlaghülse 30 ist fest mit dem vorderen Ende des zylindrischen Abschnitts 15 a des Gehäuses 15 verschraubt und hält die Steck hülse 20 zurück, wobei deren Spitze aus der Anschlaghülse 30 herausragt. Durch Veränderung der axialen Stellung der Anschlaghülse 30 in bezug auf die Eindringtiefe der Schraube im Werkstück kann eingestellt werden, wie weit die Spitze der Steckhülse 20 aus der Anschlaghülse 30 herausragen soll.

Die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels des Schraubwerkzeugs ist im wesentlichen die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, daß die Bewegung der Kupplungs kugeln 28 durch die axial geneigten Flächen 26 a und 27 a der Nuten 26 und 27 gesteuert wird. Auf diese Weise kann beim zweiten Ausführungs beispiel die gleiche Wirkung wie beim ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.

Obgleich die geneigten Nuten 10 beim ersten Ausführungsbeispiel in der Spindel 5 ausgebildet sind, können sie auch im bewegbaren Kupplungs element 9 vorgesehen sein.

Der Kupplungsmechanismus nach der vorliegenden Erfindung kann auch ohne weiteres bei pneumatischen Schraubwerkzeugen eingesetzt werden.

Claims

1. Kraftgetriebenes Schraubwerkzeug, gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (1),
einen im Gehäuse (1) angeordneten Motor,
ein vom Motor angetriebenes Hauptzahnrad (3),
eine am vorderen Ende des Gehäuses (1) be festigte Anschlaghülse (14),
eine im Gehäuse (1) axial bewegbar gelagerte Spindel (5), in deren rückwärtigem Ende eine Nut (10) ausgebildet ist und an der ein in der Anschlaghülse (14) befindliches Einsatz teil (6) befestigt ist,
einen Klauenkupplungsmechanismus (7), der durch axiale Bewegung der Spindel (5) betätigbar ist und zur Übertragung und Unterbrechung der Drehbewegung zwischen dem Hauptzahnrad (3) und der Spindel (5) dient, und der ein festes Kupplungselement (8) auf der Vorderfläche des Hauptzahnrades (3) und ein bewegbares Kupplungselement (9) am hinteren Ende der Spindel (5) für den Eingriff mit dem festen Kupplungselement (8) aufweist, wobei im vorderen Ende des bewegbaren Kupplungselementes (9) eine Nut (11) ausgebildet ist, die im wesent lichen der Nut (10) in der Spindel (5) gegen überliegt, und wobei mindestens eine der Nuten (10, 11) in der Spindel (5) und dem bewegbaren Kupplungselement (9) in axialer Richtung geneigt ist,
ein Kupplungsglied (12), das zwischen der Nut (10) in der Spindel (5) und der Nut (11) des be wegbaren Kupplungselementes (9) eingesetzt ist, und
ein zwischen dem Hauptzahnrad (3) und dem bewegbaren Kupplungselement (9) angeordnete Feder (13), um das bewegbare Kupplungs element (9) normalerweise von dem festen Kupplungselement (8) wegzudrücken.

2. Schraubwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Kupplungs element (9) axial bewegbar auf der Spindel (5) angeordnet und die geneigte Nut (10) in der Spindel (5) ausgebildet ist.

3. Schraubwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (12) eine Kugel ist.

4. Kraftgetriebenes Schraubwerkzeug, gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (15),
einen im Gehäuse (15) angeordneten Motor,
ein vom Motor angetriebenes Hauptzahnrad (17),
eine am vorderen Ende des Gehäuses (15) befestigte Anschlaghülse (30),
eine im Gehäuse (15) axial bewegbar gelagerte Spindel (19), an der ein in der Anschlag hülse (30) befindliches Einsatzteil (20) befestigt ist,
ein Flanschelement (24) am hinteren Ende der Spindel (19) mit einer darin rückseitig ausgeformten Nut (26), deren Boden (26 a) eine in axialer Richtung geneigte Fläche bildet,
einen Klauenkupplungsmechanismus (21), der durch axiale Bewegung der Spindel (19) betätigbar ist und zur Übertragung und Unterbrechung der Drehbewegung zwischen dem Hauptzahnrad (17) und der Spindel (19) dient, und der ein festes Kupplungselement (22) auf der Vorderfläche des Hauptzahn rades (17) und ein bewegbares Kupplungs element (23) am hinteren Ende der Spindel (19) für den Eingriff mit dem festen Kupplungselement (22) aufweist, wobei im vorderen Ende des bewegbaren Kupplungs elementes (22) eine Nut (27) ausgebildet ist, die im wesentlichen der Nut (26) in dem Flanschelement (24) gegenüberliegt und deren Boden (27 a) eine in axialer Richtung geneigte Fläche bildet,
ein Kupplungsglied (28), das zwischen der Nut (26) in dem Flanschelement (24) und der Nut (27) des bewegbaren Kupplungs elementes (23) eingesetzt ist, und eine zwischen dem Hauptzahnrad (17) und dem bewegbaren Kupplungselement (23) angeordnete Feder (29), um das bewegbare Kupplungselement (23) normalerweise von dem festen Kupplungselement (22) wegzudrücken.

5. Schraubwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (28) eine Kugel ist.