DE7236968U

DE7236968U - Selbsttaetige getriebeschalteinrichtung fuer einen druckluftschrauber mit zwei einschraubstufen

Info

Publication number: DE7236968U
Application number: DE19727236968U
Authority: DE
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Gardner Denver Inc
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-10-09
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2166943A5; JPS4877497A; BE791093A; GB1348964A; DE2249370A1; SE397932B; CA953954A; DE2249370B2; US3739659A; JPS513960B2

Description

29. Februar 1980 Hg/Su

Dipi.-ing. W. Dr-hiks

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Gardner-Denver Company Dallas, Texas, V.St.A.

"Selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen" />

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen - von denen die erste Stufe das Befestigungselement mit einem vorbestimmten Voranzugsdrehmoment und die nachfolgende zweite Stufe mit einem vorbestimmten Festdrehmoment anzieht -,bestehend

aus einer Klauenkupplung mit schrägen Flanken zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle des Schraubers für die erste Einschraubstufe und einem diese Klauenkupplung überbrückenden Planetengetriebe für die zweite Einschraubstufe, das beim Rutschen der Klauenkupplung selbsttätig wirksam wird.

Bei einer bekannten selbsttätigen Getriebeschalteinrichtung dieser Art (vergleiche deutsche Auslegeschrift 1 150 630) wird das Umschalten von der ersten Einschraubstufe in die zweite durch Ausrücken der Kupplung bewirkt, was den Nachteil erbringt, daß ein versehentliches Wiedereinrücken der Kupplung unter Last möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige !

Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei '

Einschraubstufen zu schaffen, bei der ein schnelles sicheres |

Ausrücken der Kupplungshälften bewirkt und deren ungewolltes I

Wiedereinrücken unter Last verhindert wird. 1

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine der Klauenkupplungshälften der Rutschkupplung einen druckluftbeaufschlagbaren Ausrückkolben hat, der in einem Ausrückzylinder in Längsrichtung verschiebbar gelagert, dieser Ausrückzylinder an die Druckluftleitung des Schraübers zwischen einem in der Ruhestellung geschlossenen Wegeventil und dem Motor angeschlossen ist und die Mündungsöffnung dieser Druckluftzuleitung im

-3- I

Ausrückzylinder vom Ausrückkolben am Rutschbeginn der treibenden Kupplungshälfte geöffnet wird.

" Es ist zwar an sich bekannt (US-PS 2 964 152), die beiden Klauenkupplungshälften einer Rutschkupplung durch Druckmittelbeaufschlagung in ihrer eingerückten Lage zu sichern. Dies macht ΐ nicht nur eine störanfällige Ventilanordnung erforderlich, >'i sondern verhindert darüber hinaus nicht ein versehentliches

i Wiedereinrücken der Kupplung unter Last, was bekanntlich zu I schnellem Verschleiß und sogar häufigem Bruch der Kupplungs-I und anderer Werkzeugteile führt.

I Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran-

Sprüchen i bis 5 gekennzeichnet.

In der Zeichnung sind Ausfoiirungsbeispiele einer erfindungsgemäßen selbsttätigen Getriebeschalteinrichtung für einen Druck-( 1 luftschrauber dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckluftschrauber mit der selbsttätigen Getriebeschalte inrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

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Fig. 3 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstabs, die Klauenkupplungshälften in ausgerückter Lage veranschaulichend;

Fig. 4 eine Teilseitenansicht der Klauenkupplungshälften im eingerückten Zustand und

Fig. 5 eine schaübildllche Teilansicht der Teile der Freilaufkupplung.

Der in der Zeiclmung dargestellte Druckluftschrauber ist als ganzes mit 10 bezeichnet und kann als ein in der Hand gehaltener Schrauber verwendet werden oder zusammen mit mehreren Schraubern an einem Rahmen angeordnet werden, um eine Anzahl von Schrauben oder Muttern gleichzeitig anziehen zu können.

Der Druckluftschrauber 10 umfaßt ein Gehäuse 12, in dem sich ein Druckluftmotor 14 in Form eines Lamellenmotors befindet. Der Motor 14 wird über einen Kanal 16, der mit einem Zuleitungsschlauch 18 verbunden ist, mit Druckluft beschickt. Ein Ventil 20, das eine gesperrte Stellung a und eine geöffnete Stellung b hat, ist in den ZuIeitungsschlauch geschaltet, um die Zufuhr von Druckluft zum Motor 14 steuern zu können. Verbrauchte Druckluft wird über einen Kanal 22 vom Motor 14 in das Innere 24 des Gehäuses 12 abgegeben. Mit dem Gehäuse 12 ist ein Teil 26 verschraubt, der über einen Teil 28 geschoben und durch einen Haltering 30 gesichert trägt.

Der Motor 14 umfaßt einen Rotor 32, der drehfest mit der Antriebswelle 34 verbunden ist. Das freie Ende der Antriebswelle 34 ist als Sonnenrad 36 eines Planetengetriebes 38 ausgebildet. Die Antriebswelle 34 dient ferner zur Lagerung der treibenden Hälfte 40 einer Klauenkupplung 42. Die treibende Klauenkupplungshälfte 40 und die Antriebswelle 34 stehen über Kugeln 44 in treibendem Eingriff miteinander, sind jedoch axial gegen-(' einander verschiebbar. Die Antriebswelle 34 lagert ferner die getriebene Klauenkupplungshälfte 46 über ein Lager 48, um eine Relativdrehung der Welle gegenüber der Klauenkupplungshälfte 46 zu ermöglichen, wenn beide Kupplungshäiften voneinander getrennt sind.

Die drehmomentübertragende Klauenkupplung 42 ist in der dargestellten Ausführung allgemein bekannt. Sie umfaßt, wie der Fig.4 zu entnehmen ist, gegeneinandergerichtete Zähne 50,die längs schräger Flächen 52 miteinander im Eingriff stehen.Die ineinandergreifenden Zähne sind dabei so gestaltet, daß sie in Abhängigkeit von einem von der treibenden Kupplungshälfte auf die getriebene übertragenen Drehmoment eine Kraft erzeugen,die bestrebt ist,beide Kupplungshälften axial voneinander zu trennen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich die treibende Kupplungshälfte 40 derart axial, daß sie sich von der getriebenen 46 trennt. Eine die Antriebswelle 34 umgebende Schrauben-

feder 54 drückt die treibende Kupplungshälfte 40 in Anlage an die getriebene Hälfte 46. Die von der Feder ausgeübte Kraft bestimmt das Drehmoment, das erforderlich ist, eine Relativbewegung zwischen den Kupplungshälften zu bewirken. Eine Scheibe 56 lagert die Feder 54 durch ein Drucklager 58 am motorseitigen Ende drehbar.

Die getriebene Klauenkupplungshälfte 46 ist mit dem Steg 58 des Planetengetriebes durch einen Bolzen 60 verbunden. Die Kupplungshälfte 46 kann natürlich auch einstückig mit dem Steg 58 ausgebildet sein. Der Steg 58 lagert eine Anzahl Planetenräder 62, die sowohl mit dem Sonnenrad 36 als auch mit einem Außenkranz 64 in Eingriff stehen. Der Steg 48 umfaßt ferner einen axial gerichteten, vorspringenden Teil, der die Abtriebswelle 66 bildet, die ein Sonnenrad für ein zweites Planetengetriebe 68 trägt. Das zaite Planetengetriebe 68 umfaßt einen Steg 70, der eine Anzahl von Planetenrädern 72 lagert, von denen eines dargestellt ist. Das zweite Planetengetriebe 68 umfaßt ferner ein feststehendes Außenrad 74. Der Steg 70 des zweiten Planetenge^ triebes ist einstückig mit einem Wellenstumpf 76 ausgebildet, der durch ein Lager 78 im Gehäuseteil 28 gelagert ist. Der Wellenstumpf 76 kann mit einem Werkzeug in bekannter Weise verbunden werden.

Das Außenrad 64 ist mit einer Freilaufkupplung 79 versehen, die ein Umlaufen des_.Außenrades 64 in nur einer Richtung ermöglicht,

nämlich in Richtung des Pfeiles 80 in Fig. 2. Der äußere Umfang des Außenrades 64 ist mit radial gerichteten im Abstand voneinander angeordneten Ausnehmungen 82 versehen, die Jeweils eine geneigte Fläche 84 und eine radial gerichtete Fläche 86 aufweisen. Wälzkörper 88 sind in jede Ausnehmung eingelegt und , greifen mit ihren Enden in U-förmige Kerben 92 in zylindrischen Scheiben 90 ein. Die Scheiben 90 liegen beiderseits des Außen- | rades 64 und dienen zur Begrenzung von dessen Drehbewegung. j Kreisförmige Haltescheiben 94 liegen an Jeder Scheibe 90 an, um eine axiale Verlacerung der Wälzkörper 88 aus den Aus- ! nehmungen 82 heraus zu verhindern. Die Freilaufkupplung 79 ^; wirkx in bekannter Weise, um das Umlaufen des Außenrades 64 in nur einer Richtung zu ermöglichen. Die Wälzkörper 88 sind so auf die Abmessungen der Ausnehmungen 82 abgestimmt, daß dann, wenn das Außenrad 64 in der durch den Pfeil 80 angegebenen Richtung gedreht wird, die Wälzkörper an den radial gerichteten Wänden 86 anliegen und ungehindert mit dem Außenrad 64 zusammen an der Lagerfläche 96 des Teiles 26 umlaufen. Wenn das Außenrad 64 Jedoch in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, ver- j lagern sich die Wälzkörper 88 auf die schrägen Flächen 84, bis j sie sich verkeilend an den schrägen Flächen und der zylin - j drisehen Lagerfläche 96 anliegen und damit das Außenrad dreh- !

fest mit dem Gehäuseteil 26 verriegeln. !

Der Druckluftschrauber 10 umfaßt ,ferner einen Ausrückkolben | 98, der an der zylindrischen Innenwand 100 im Gehäuseteil 26

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\ über einen Dichtring 102 dichtend anliegt. Der Ausrückkolben
98 ist auf der treibenden Kupplungshälfte 40 durch ein Lager

! 104 gelagert, das ein reibungsarmes Umlaufen der Kupplungshäfte :

■ 40 gegenüber dem Kolben ermöglicht. Der Kolben ist jedoch so

j gelagert, daß er axial mit der Kupplungshälfte 40 beim Ausrücken

■ der Kupplung bewegbar ist. Der Ausrückkolben 98 umfaßt ferner | j einen axial gerichteten rohrförmigen Teil 106, tfsr, gedichtet i

C ) ι durch einen O-Ring, mit einem Bereich 108 des Gehäuseteiles 26 .

\ zusammenwirkt.

¹ Der Kolben 98 bildet zusammen mit der Bohrung im Gehäuseteil 26
einen Ausrückzylinder 110, in den Druckluft eingeleitet werden :

! kann, um die Kolbenfläche 112 zu beaufschlagen, so daß das ;

I '

j Ausrücken der treibenden Kupplungshälfte 40 von der getriebenen -

! Kupplungshälfte 46 schnell und kraftvoll erfolgen kenn,- Vie j

I ι

^! in Fig. 1 dargestellt ist, steht dann, wenn die Kupplungshälfte '■·

■! 40 in vollem Eingriff mit der getriebenen Kupplungshälfte 46 |

; steht, der Kolben in einer solchen Lage, daß der Dichtring 102 :

ι zwischen dem AusrUckzylinder 110 und einer Mündungsöffnung 114 j

i !

i liegt, die im Gehäuseteil 26 angeordnet ist. Diese Mündungs- :

j öffnung 114 steht über Fittings 11-6, 118 und eine Druckluft- j

! zuleitung 120 sowie einen Kanal 122 im Gehäuse 12 mit dem Ein- .

' ^w ι

j laßkanal 16 in Verbindung. Wenn die treibende Kupplungshälfte ;

'. 40 axial zu wandern beginnt, sich also von der getriebenen :

Kupplungshälfte 46 zu lösen beginnt, bewegt sich der Kolben 93 ;

ι - η Ii ,

axial, so daß die Hündungsöffnung 114 der Druckluftzuleitung
120 mit dem Ausrückzylinder 110 in Verbindung gebracht wird,
wodurch Druckluft in die Kammer gelangt und die Küluenflache
112 beaufschlagt. Dies führt zu einer schnellen Axialbewegung
des Kolbens 98 und der treibenden Kupplungshälfte 40, wodurch
die Kupplung 42 schnell und sicher getrennt wird und solange
getrennt bleibt, wie dem Ausrückzylinder 110 Druckmittel zugeführt wird. Das Ausrücken der Kupplung 42 sorgt für eine Verringerung der Drehzahl der Abtriebswelle 66 gegenüber der Antriebswelle 34, was nachstehend näher erläutert wird. Vor
Beginn eines Arbeitszyklus gelangen beide Kupplungshälften der
Kupplung 42 in Eingriff und der Motor 14 versetzt die Antriebswelle 34 rmri den Steg 58 des Planetengetriebes in Richtung
des Pfeiles 80 (Fig. 2) in Umdrehung. Wird dem Motor 14 durch
öffnen des Ventiles 20 in Stellung B Druckluft zugeführt,
werden die Antriebswelle 34, der Steg 58 und das Außenrad 64 ι miteinander verriegelt, um mit der gleichen Drehzahl umzulaufen. Dementsprechend läuft die Abtriebswelle 66 mit der gleichen

Drehzahl wie die Antriebswelle 34 um. Druckmittel wird auch ί zur Mündungsöffnung 114 geleitet. Diese ist jedoch durch den ι Dichtring 102 verschlossen, so daß kein Druckmittel in den _;

Ausrückzylinder 110 gelangen kann. Verbrauchtes Druckmittel i wird vom Motor 14 durch das Innere 24 des Gehäuses, über den '· Kanal 124 im Ausrückkolben, durch die Planetengetriebe 38 und i

68 zu einem Kanal 126 im Gehäuseteil 28 und über einen Dämpfer \

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^; 128 zur Außenseite des Schraubers geleitet.Wenn das vom Motor ■ 14 ausgeübte Drehmoment durch einen gegen die Drehung des ; Wellenstumpfes 76 wirkenden Widerstand seinen Sollwert erreicht ; hat, beginnt die treibende Kupplungshälfte 40 axial von der ge- : triebenen 46 wegzuwandern. Diese Bewegung bewirkt ein Freigeben I der Mündungsöffnung 114 durch den Dichtring 102, so daß Druckmittel in den Ausrückzylinder 110 einströmen kann. Dieses be- '. aufschlagt die Kolbenfläche 112 und führt zum schnellen volli ständigen Ausrücken der Kupplung, ohne daß dabei die Ineinanderi greifenden Zähne noch aneinanderschlagen oder übereinander I wegrutschen. Die axiale Bewegung des Kolbens und der Kupplungs-' halfte 40 wird durch Anschlagen des Kolbens an ein Distanzstück ' 127 begrenzt, das vom Gehäuseteil 26 getragen ist. Beim Aus- ! rücken der Kupplung 42 wird die Verriegelung des Steges 48 aufge·

; hoben, so daß er nicht mehr mit der Antriebswelle 34 umlaufen

! kann. Das Sonnenrad 36 dreht die Planetenräder 62 um ihre je- ; weiligen Achsen in Richtung der Pfeile 129 (Fig. Z)₁ und das I Außenrad 64 ragiert auf die Drehung der Planetenräder 62 dadurch

i das es bestrebt ist, sich in einer Richtung entgegengesetzt zur

: Richtung des Pfeiles zu drehen. Die Freilaufkupplung 79 ver- \ hindert Jedoch eine solche Drehung" des Außenrades, so daß das Planetengetriebe 38 wirksam wird, um die Abtriebswelle 66 mit • der Drehzahl des Steges 58 umlaufen zu lassen, die geringer als ; diejenige der Antriebswelle 34 ist. Die Drehzahl der Abtriebswelle 66 und des Wellenstumpfes 76 ist also herabgesetzt und das Ausgangsdrehmoment damit erhöht, um eine Schraube oder eine

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Mutter mit dem vorbestimmten Festdrehmoment anziehen zu können.

Ist des Festdrehmoment erreicht, wird das Ventil 20 freigegeben,

um sich in die Stellung A zu bewegen, so daß der Ausrückzylinder - 110 über die Mündungsöffnung 114, die Druckluftzuleitung 120

sowie die übrigen Kanäle entlüftet wird. Da der Ausrückzylinder ■ 110 nicht m»?hr mit Druckmittel beaufschlagt wird, bewegt die Feder 54 die treibende Kupplungshälfte 40 wieder in Eingriff mit der getriebenen Kupplungshälfte 46 und der Kolben 98 wandert |: in seine Ausgangslage zurück, in der die Mündungsöffnung 114

*■ wieder geschlossen ist. Ein Arbeitszyklus des Druckluft-

schraubers ist damit beendet.

In Fig. 3 der Zeichnung ist eine zweite Mündungsöffnung 114 1

mit 130 bezeichnet. Die Öffnung steht unabhängig von der Lage des Ausrückkolbens 98 mit dem Ausrückzyl'adsr 110 in Verbindung.Wird der Mündungsöffnung 130 über *ine Steuerleitung 132 Druckmittel zugeleitet, so gelangt dieses direkt in den Ausrückzylicier 110 und kann unabhängig von der Funktion des Ventils 20 gesteuert werden. Ein Beispiel für eine solche unabhängige Steuerung ist das Arbeiten mit einer Anordnung, bei der mehrere Schrauber 10 verwendet werden, um gleichzeitig oder in einer bestimmten Folge eine Anzahl von Schrauben oder Muttern festzuziehen. Bei einer solchen Anordnung wird die Kupplungsfeder 54 jedes Schraübers so abgeändert, daß für eine ausreichende Vorspannkraft gesorgt wird, um ein Ausrücken der Kupplung 42 zu verhindern, bis der

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Motor 14 abgewürgt worden ist. Wenn alle Schrauber der Anordnung die Motoren abgewürgt haben, sorgt ein Steuersignal für die ¹ Zuleitung von Druckmittel zum Ausrüukzyliüder- jedes Schraubers, ' ι um alle Kupplungen auszurücken, so daß Jeder Schrauber die ' i betreffende Schraube oder Mutter weiter bis zum Erreichen des ! Festdrehmomentes anziehen kann. Eine solche Arbeitsweise ist

oft für Anordnungen mit mehreren Schraubern erwünscht, um ; sicherzustellen, daß gleichmäßige Spannkräfte von allen Schrauben j oder Muttern bei bestimmten Verbindungen mit mehreren Schrauben i oder Muttern ausgeübt werden.

Claims

DipUng. W.Dohlke Dipl.-'ng. H.-]. Lippert P a t e rs i α π w a !'. e Frankenfoister Su~3e "!."./ 5060 Eerois* O'- j tv c- 3 Gardner-Denver Company Dallas, Texas, V.St.A. 29. Februar 1980 Hg/Su Ansprüche

1. Selbsttätige Getriebeschalteinrichtung für einen Druckluftschrauber mit zwei Einschraubstufen - von denen die erste Stufe des Befestigungselementes mit einem vcrbesti'amten Voranzugsdrehmoment und die nachfolgende zweite Stufe mit- einem vorbestimmten Festdrehmoment anzieht -, bestehend aus einer Klauenkupplung mit schrägen Flanken zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle des Schraubers für die erste Einschraubstufe und einem diese Klauenkupplung überbrückenden Planetengetriebe für die zweite Einschraubstufe, das beim Rutschen der Klauenkupplung selbsttätig wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Klauenkupplungshälften (40, 46) der Rutschkupplung einen druckluftbetätigbaren Ausrückkolben (98) hat, der in einem Ausrückzylinder (110) in Längsrichtung verschiebbar gelagert, dieser Ausrückzylinder an die Druckluftzuleitung (120) des Schraubers zwischen einem in der Ruhestellung geschlossenen Wegeventil und dem Motor (I4)angeschlossen ist und die Mündungsöffnung

(114) dieser Druckluftzuleitung im Ausrückzylinder vom Ausrückkolben am Rutschbeginn der treibenden Kupplungshälfte geöffnet wird.

2. Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Planetengetriebe (38) mit einem von der Antriebswelle (34) getragenen Sonnenrad (36) und mit Planetenrädern (62), die vom Steg (58) getragen sind, der mit der getriebenen Kupplungshälfte (46) verbunden ist.

3. Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Außenrad (64) des Planetengetriebes (38) bei eingerückter Kupplung (42) mit dem Steg umläuft.

4. Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zwischen das Gehäuse (26) und das Außenrad des Planetengetriebes (38) geschaltete und bei ausgerückter Kupplung (42) ein Umlaufen des Außenrades (64) verhindernde Freilaufkupplung (79).