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Mctorisch angetriebenes Schraubwerkzeug Die vorliegende Erfindung
betrifft ein motorisch angetriebenes Schraubwerkzeug zum Ein- bzw. Aufschrauben
und Anziehen von Schrauben und Muttern, mlt einem Umlaufgetrieb, mit dem der Kraftfluß
zur Erzielung einer erhöhten Drehzahl bei kleinerem Drehmoment oder einer herabgesetzten
Drehzahl bei größerem Drehmoment bei gleichbleibender abtriebsseitiger Drehrichtung
entweder auf einem ersten Weg über höher übersetzende oder auf einem zweiten Weg
über niedriger übersetzende Getriebeglieder geführt wird, wobei der Um -schaltvorgang
von dem ersten auf den zweiten Weg oder umgekehrt von einer sich in Abhängigkeit
des Momentes am Antriebsmotor ändernden Steuergröße abgeleitet wird.
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Bei motorisch angetriebenen Schraubwerkzeugen dieser Art (vgl. beispielsweise
DE-AS 14 78 885) ist das Umlaufgetriebe mit einem System von aufeinander abgestimmten
Kupplungen und Bremseinrichtungen ausgestattet, die das vom Antriebsmotor mit konstanter
Drehrichtung gelieferte Moment über den ersten oder den zweiten Weg führen. Die
Steuergröße stellt bei diesen bekannten Konstruktionen das im Betrieb des Schraubwerkzeuges
an einer bestimmten Stelle des Umlaufgetriebes auftretende Drehmoment dar, das über
das Kupplungs- und Bremseinrichtungssystem den Umschaltvorgang vom ersten auf den
zweiten Weg oder umbekehrt bewerkstelligt.
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Je nach Art des Antriebsmotors (Elektromotor oder Luft-bzw. Hydromotor)
ist es auch bekannt als Steuergröße die Stromaufnahme bzw. den Druckanstieg Im Speisesystem
zu wählen und damit das Kupplungs- bzw. Bremseinrichtungs system zu steuern.
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Aufgrund des Kupplungen und Bremseinrichtungssystemes sind motorisch
angetriebene Schraubwerkzeuge technisch kompliziert und auwenig. Auch bedürfen die
Nupplungs- und Bremsglieder häufig der Wartung, damit aie in der Praxis geforderte
Betriebszuverlääsigk eI gewährleistet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein motorisch angetriebenes
Schraubwerkzeug der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß es im
Aufbau technisch einfacher ist und weniger Wartung erfordert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehrichtung
des Antriebes in Abhängigkeit der Steuergröße umkehrbar und in jedem Weg ein Freilauf
derart angeordnet ist, daß in jeder der beiden Drehrichtungen jeweils der eine Freilauf
leerläuft und der andere Freilauf Drehmoment überträgt.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Umschalten von der erhöhten
Drehzahl bei kleinem Drehmoment auf die herabgesetzte Drehzahl bei großem Drehmoment
durch ein Umsteuern der Drehrichtung des Antriebsmotors zu erreichen und hierfür
eine Umlaufgetriebegestaltung vorzusehen, bei der der Kraftfluß in der einen Drehrichtung
des Antriebsmotors über höher übersetzende und in der anderen Drehrichtung des Antriebsmotors
über niedriger übersetzende Getriebeglieder geführt wird und zur wechselseitigen
An- und Abkopplung in jedem dieser Wege gegenläufig arbeitende Freilaufanordnungen
vorgesehen sind. Ohne erhöhten Getriebeaufwand werden durch diese Maßnahmen aufwendige
und wartungsintensive Kupplungen und Bremseinrichtungen vollständig vermieden.
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Der Umschaltvorgang von der erhöhten auf die herabgesetzte Drehzahl,
d.h. das Umsteuern der Drehrichtung des Antriebsmotores wird dabei je nach Antriebsart
(elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb) vom Anstieg der zugeordneten
Größe (Stromaufnahme oder Druckanstieg) abgeleitet.
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Bei fest, d.h. beispielsweise in Zuführeinrichtungen eingebauten Schraubwerkzeugen
der erfindungsgemäßen Art kann es unter besonderen Bedingungen bei der Ausübung
von hohen Anziehmcmenten vorKommen, daß aufgrund der Rückwirkung der Tcrsionskräfte
auf das Schraubwerkzeug von dessen Abtriebsseite her auch der Freilauf des ersten
Weges sperrt, so daß sich beide Freiläufe gegenseitig blockieren. In solchen Fällen
ist ein Abziehen des Schraubwerkzeuges von der Schraube oder Mutter nach abgeschlossenem
Anziehvorgang ohne erheblichen Kraftaufwand nicht mehr möglich. Auch führt ein unter
Kraftaufwand durchgeführtes Abziehen des Schraubwerkzeuges zu einem schlagartigen
"Entspannen" des gesamten kraftübertragenden SYstemes, wodurch langfristig Beschädigungen
an den Getriebeteilen und der Lagerungen auftreten können. Darüberhinaus sind in
solchen Fällen auch Beschädigungen an den Werkstücken selbst nicht ausgeschlossen.
m derartige, aus dem gegenseitigen Blockieren der beiden Freiläufe resultierende
Effekte zu vermeiden, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
vorgeschlagen, daß im ersten Weg in Kraftflußrichtung stromaufwärts des Freilaufes,
jedoch stromabwärts der Abzweigung für den zweiten Weg eine Kopplungseinrichtung
eingeschaltet ist, deren Abtriebsseite gegenüber der Antriebsseite um einen begrenzten
Winkel frei verdrehbar ist.
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Aufgrund der durch die Kopplungseinrichtung gewährleisteten freien
Verdrehbarkeit um einen begrenzten Winkel, ist ein Ineingriffkommen des Freilaufes
des ersten Weges bei ineingriffbefindlichem Freilauf des zweiten Weges auch im Falle
einer erhebliche Rückwirkung von Torsionskräften auf das Schraubwerkzeug von dessen
Abtriebsseite her nicht möglich. Ein Blockieren der beiden Freiläufe gegeneinander
ist auf diese Weise ausgeschlossen.
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Grundsätzlich kann die Kopplungseinrichtung auf verschiedenste Weise
ausgebildet sein. Wesentlich ist lediglich, daß die Antriebsseite gegenüber der
Abtriebsseite um einen begrenzten Winkel frei verdrehbar.ist, jedoch nach einer
derartigen Verdrehung eine feste iMomentü.bertragung sicherstellt.
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Die Kopplungseinrichtung kann beispielsweise aus zwei Scheiben bestehen,
die über axial vorstehende Mitnehmer oder Nocken miteinander gekoppelt sind. Je
nach der Größe des erforderlichen Verdrehwinkels können im Bedarfsfalle auch mehr
als zwei Scheiben oder entsprechende Elemente hintereinander geschaltet werden.
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Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis
der Erfindung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte
Figur näher beschrieben.
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Die Figur zeigt schematisch in einem Längsschnitt einen Teil eines
an einen Antriebsmotor 1 angeflanschten Umlaufgetriebes, wobei der Kraftfluß eines
ersten Weges, bei dem abtriebsseitig bei erhöhter Drehzahl ein kleineres Drehmoment
erzeugt wird, mit gestrichelten Linien und der Kraftfluß eines zweiten Weges, bei
dem abtriebsseitig bei herabgesetzter Drehzahl ein größeres Drehmoment erzielt wird,
mit strichpunktierten Linien dargestellt sind.
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Generell sind in der Figur nur diejenigen Teile des motorisch angetriebenen
Schraubwerkzeues dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.
Der den eigentlichen Abtrieb des erfindungsgemäßen Schraubwerkzeuges betreffende
Teil ist nicht dargestellt.
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Wie aus der Figur hervorgeht, besitzt der Antriebsmotor 1 eine Motorwelle
2, die auf ihrer Außenseite eine Verzahnung 3 besitzt und an ihrem freien Ende mit
einer Scheibe 4 ausgestattet ist. Die Scheibe 4 weist auf ihrer dem Antriebsmotor
1 abgewandten Seite einen Mitnehmer 5 auf, der in eine Aussparung einer Scheibe
6 eingreift, die parallel zur Scheibe 4 der Motorwelle 2 angeordnet ist.
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Die Scheiben 4 und 6 bilden zusammen mit dem Mitnehmer 5 und der entsprechenden
Aussparung eine Kopplungseinrichtung 7, die derart gestaltet ist, daß sich die Scheiben
gegeneinander um einen begrenzten Winkel frei drehen können, in der jeweiligen Anschlaglage
jedoch das volle von der Motorwelle 2 gelieferte Drehmoment übertragen.
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Die Scheibe 6 steht mit einem Wellenstummel 8 in Verbindung, der von
einem Freilauf I umgeben ist, welcher in einer Bohrung einer Antriebshülse 9 gelagert
ist, die ihrerseits über ein Lager 10 im Gehäuse 11 des Umlaufgetriebes frei drehbar
gelagert ist.
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Die Antriebshülse 9 wiederum besitzt im Bereich ihres dem Antriebsmotor
1 abgewandten Endes auf ihrer Außenseite eine Verzahnung 12,welche mit einem Planetenrad
13 kämmt, das au einem Zapfen 14 gelagert ist, der in einem eofalls im Gehäuse 11
über ein Lager 15 gelagerten Getriebeglied 16 angeordnet ist. Das Planetenrad 13
kämmt ferner mit einer auf der Innenseite des Gehäuses 11 angeordneten Innenverzahnung
17. ueber das Getriebeglied 16 wird das vom Antriebsmotorl gelieferte Drehmoment
an weitere, nicht dargestellte Getriebeglieder zur Abtriebsseite des Schraubwerkzeuges
hin übertragen.
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Mit der oben erwähnten Verzahnung 3 der Motorwelle 2 kämmt ferner
ein Planetenrad 18, welches auf einem fest mit dem Gehäuse 11 verbundenen Bolzen
19 gelagert ist. Das Planetenrad 15 wiederum kämmt mit einer Innenverzahnung 20
eines Zahnkranzes 21, der einen Bund 22 aufweist, welcher in einer Bohrung einen
Freilauf II trägt, der seinerseits mit der Außenseite der Antriebshülse 9 zusammenwirkt.
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Die Freiläufe I und II sind jeweils derart ausgebildet und angeordnet,
daß jeweils der eine Freilauf leerläuft, wenn der andere Freilauf ein Drehmoment
überträgt.
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Wird nun abtriebsseitig mit erhöhter Drehzahl ein kleineres Drehmoment
benötigt, so wird dieses von der in einer bestimmten Drehrichtung rotierenden Motorwelle
2 über die Kopplungseinrichtung 7 auf den Wellenstummel 8 übertragen.
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Bei dieser Drehrichtung überträgt der Freilauf I das Drehmoment auf
dle Abtriebshülse 9, welche dieses über das Planetenrad 13 und das Getriebglied
16 und gegebenenfalls weitere Getriebeglieder an den Ab trieb des Schraubwerkzeuges
weiterleitet. Da das ?lanetenrad 18 über die Verzahnung 3 stets mit der Motorwelle
2 und über die Innenverzahnung 20 mit dem Zahnkranz 21 kämmt, rotiert der Zahnkranz
21 mit seinem Bund 22 gegenläufig zur Antriebshülse 9, wodurch der Freilauf II leerläuft.
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Wächst nun das Moment am Antriebsmotor auf einen bestimmten Wert an
und wird bei gleichbleibender abtriebsseitiger Drehrichtung ein größeres Drehmoment
bei herabgesetzter Drehzahl benötigt, so wird die Drehrichtung des Antriebsmotors
1 und somit der Motorwelle 2 umgekehrt, so daß nunmehr der Freilauf I leerläuft,
während der Freilauf II Drehmoment überträgt. Dies bedeutet, daß das Drehmoment
nunmenr über den zweiten Weg (strichpunktierte Linie) übertragen wird, d.h. über
die Verzahnung 3 der Motorwelle 2 auf das Planetenrad 18 und von dort über die Innenverzahnung
20 au den Zahnkranz 21 und über den Freilauf II auf die Abtriebshülse 9 gelangt.
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Ist nun das Ein- bzw. Aufschrauben und Anziehen einer Mutter oder
Schraube abgeschlossen und wird aufgrund eines hohen Anziehmoments von der Abtriebsseite
her eine Drehung auf die Abtriebshülse 9 übertragen, die entgegengesetzt der Drehung
beim Anziehvorgang ist, so wird zwar der Freilauf II in seiner drehmomentübertragenden
Stellung gehalten. Die gegenläufige Drehung der Abtriebshülse 9 bewirkt jedoch,
daß der Freilauf I diese Drehung auf den Wellenstummel 8 überträgt. Dieses Übertragen
der gegenläufigen Drehung durch den Freilauf I auf den Wellenstummel 8 hat jedoch
keinerlei nachteilige Folgen, denn in dieser Phase kann sich die Scheibe 6 gegenüber
der Scheibe 4 um einen bestimmten Winkel frei verdrehen, so daß
keinerlei
Verspannung im Umlaufgetriebe aufgrund des gleichzeitigen Arbeitens der beiden Freiläufe
I und II erfolgen kann.
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Die freie Verdrehbarkeit der Scheibe 6 gegenüber der Scheibe 4 in
der eben geschilderten Situation ist im übrigen deshalb gewährleistet, weil bei
einer Arbeitsweise des Schraubwerkzeuges über den zweiten Weg (strichpunktierte
Linie) der leerlaufende Freilauf I aufgrund seiner Reibung die beiden Scheiben in
einer Anschlaglage hält, aus der sie bei einem Eintreten des oben beschriebenen
Effektes, d.h. bei einer Verdehung des Wellenstummels 8 durch den Freilauf I herausgedreht
werden.