DE102014117603A1 - Hand tools, in particular impact wrenches - Google Patents
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Abstract
Es ist ein mit Druckluft betriebenes Handwerkzeug (10) mit rotierender Werkzeugwelle (14) offenbart. Die Werkzeugwelle (14) ist mit einem Schlagwerk zur Erzeugung bzw. Ausübung einer in radialer Richtung auf die Werkzeugwelle (14) wirkenden periodischen Schlagfunktion gekoppelt. Das Handwerkzeug (10) umfasst wenigstens ein Betätigungselement (20) zur Aktivierung des Druckluftantriebes für die Werkzeugwelle (14). Zwischen einem Druckluftanschluss (22) des Handwerkzeuges (10) und dem Druckluftantrieb der Werkzeugwelle (14) ist wenigstens ein vorgesteuertes 5/3-Wegeventil (26) zur Aktivierung sowie zur Steuerung der Funktionen des Handwerkzeuges (10) angeordnet, das mit dem wenigstens einen Betätigungselement (20) wirkverbunden ist und von diesem bzw. über dieses ansteuerbar ist.It is a powered with compressed air hand tool (10) with rotating tool shaft (14) disclosed. The tool shaft (14) is coupled to a percussion mechanism for generating or exerting a periodic impact function acting in the radial direction on the tool shaft (14). The hand tool (10) comprises at least one actuating element (20) for activating the pneumatic drive for the tool shaft (14). Between a compressed air connection (22) of the hand tool (10) and the compressed air drive of the tool shaft (14) at least one pilot operated 5/3-way valve (26) for activation and for controlling the functions of the hand tool (10) is arranged with the at least one Actuator (20) is operatively connected and can be controlled by this or this.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, insbesondere in Form eines pneumatisch angetriebenen Schlagschraubers mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1. The present invention relates to a hand tool, in particular in the form of a pneumatically driven impact wrench with the features of independent claim 1.
Gattungsgemäße Schlagschrauber mit rotierenden Eingriffswerkzeugen sind in unterschiedlichen Ausführungsvarianten mit mechanischen, elektromotorischen oder pneumatischen Antrieben bekannt. Solche Schlagschrauber dienen im Allgemeinen dem Anziehen oder Lösen von Schraubverbindungen, d.h. von Schrauben und/oder Gewindemuttern, v.a. wenn für die entsprechenden Anzieh- und/oder Lösevorgänge hohe Drehmomente benötigt werden. Generic impact wrench with rotating intervention tools are known in different embodiments with mechanical, electric or pneumatic drives. Such impact wrenches generally serve to tighten or loosen screw connections, i. of screws and / or nuts, v.a. if high torques are required for the appropriate tightening and / or loosening operations.
Unter einem Schlagschrauber wird im vorliegenden Zusammenhang ein Werkzeug verstanden, das eine schnell oder langsam rotierende Werkzeugwelle mit einem endseitig daran angeordneten Passungswerkzeug wie bspw. einer sog. Sechskant-Stecknuss o. dgl. mit einem Schlagwerk kombiniert, das eine in Rotationsrichtung der Werkzeugwelle gerichtete und einer Drehbewegung überlagerte schlagende Hin- und Herbewegung ausübt. Auf diese Weise überlagert ein solcher Schlagschrauber einer drehenden Löse- oder Anziehbewegung eines mit dem Passungswerkzeug wie z.B. der Stecknuss verbundenen Sechskant-Schraubenkopfes bzw. einer Sechskant-Gewindemutter eine schlagende Drehbewegung bzw. schlagende Impulse, die in Festzieh- oder Löserichtung auf den Schraubenkopf bzw. auf die Gewindemutter wirken und die es damit ermöglicht, eine sehr fest sitzende Schraubverbindung unter Aufbringung eines geringeren Drehmomentes zu lösen als dies ohne gleichzeitige Schlagbewegung möglich wäre. Entsprechendes gilt für ein Festziehen einer solchen Schraubverbindung, bei der durch den gleichzeitigen Einsatz des Schlagwerks ebenfalls ein höheres Anzugsdrehmoment erreichbar ist als bei herkömmlichen Schraubwerkzeugen ohne begleitendes Schlagwerk. Under an impact wrench is understood in the present context, a tool that combines a fast or slowly rotating tool shaft with an end fitting tool such as. A so-called hex socket or the like. With a percussion, which directed in the direction of rotation of the tool shaft and wielding a rotary motion superimposed beating float. In this way, such an impact wrench superimposed on a rotating release or tightening movement of a with the fitting tool such. the socket connected hexagonal screw head or a hexagon nut a striking rotary motion or beating pulses acting in tightening or loosening the screw head or on the threaded nut and thus makes it possible, a very tight-fitting screw with the application of a smaller Torque solve as this would be possible without simultaneous impact movement. The same applies to a tightening of such a screw in which by the simultaneous use of the percussion also a higher tightening torque can be achieved than in conventional screwdrivers without accompanying percussion.
Elektrisch arbeitende Geräte weisen eine von einem Elektromotor angetriebene Werkzeugwelle und ein dem Einsatzzweck nach ausgestaltetes Schlagwerk auf. Der Vorteil elektrischer Schlagschrauber liegt in der dauerhaften Bereitstellung kleiner und mittlerer Drehmomente bei relativ kompakten Gerätegrößen und damit eine in gewissem Umfang vorliegende Ortsunabhängigkeit, da zu ihrem Betrieb in der Regel nur ein Anschluss an das örtliche Energienetz oder, sofern dies nicht direkt möglich ist, an einen zu einem solchen Zweck vorgesehenen Generator hergestellt werden muss. Bedingt durch die Entwicklungen auf dem Sektor der Energiespeichertechnologien sind auch Geräte, die mit Akkumulatoren ausgestattet sind, immer häufiger zu finden, wobei sich ihr Einsatzgebiet meist auf den Heimanwenderbereich bzw. auf semiprofessionelle Anwendungen beschränkt. Electrically operating devices have a tool shaft driven by an electric motor and a percussion device designed according to the intended use. The advantage of electric impact wrenches is in the permanent provision of small and medium torques at relatively compact device sizes and thus a certain amount of location independence, as to their operation usually only a connection to the local power grid or, if this is not directly possible to a generator provided for such a purpose must be produced. Due to the developments in the field of energy storage technologies, devices that are equipped with accumulators are also increasingly found, with their field of application mostly limited to the home user sector or semi-professional applications.
Bei höheren Anforderungen hinsichtlich der Einsatzdauer und/oder der zu bewältigenden Drehmomente sowie im professionellen Einsatz werden normalerweise druckluftbetriebene bzw. pneumatisch arbeitende Schlagschrauber eingesetzt. Solche pneumatisch arbeitenden Schlagschrauber besitzen in der Regel einen Lamellenmotor, welcher durch Druckluft in Rotation versetzt wird und auf diese Weise die mit dem Lamellenmotor drehfest verbundene Werkzeugwelle antreibt. Ein internes Schlagwerk kann bspw. einen Energiespeicher und geeignete Einrichtungen zum Einleiten der in Drehrichtung wirkenden Schlagimpulse in die rotierende Werkzeugwelle aufweisen. Wie oben erwähnt, können am stirnseitigen vorderen Ende der Werkzeugwelle die unterschiedlichsten Werkzeugaufsätze angeordnet sein, bspw. Schraubköpfe mit Sechs- oder Vielkant, sog. Schraubnüsse, mit denen insbesondere Schraubverbindungen festgezogen oder gelöst werden können, wobei das Anzugdrehmoment üblicherweise sehr exakt einstellbar ist. Beim Lösen und Anziehen solcher Schraubverbindungen ist normalerweise die Schlagfunktion, bei der schnelle Schlagfolgen in radialer Richtung der Werkzeugwelle erzeugt werden, unverzichtbar. For higher requirements with regard to the duration of use and / or the torques to be overcome, as well as in professional use, normally air-operated or pneumatically operated impact wrenches are used. Such pneumatically operated impact wrench usually have a vane motor, which is rotated by compressed air in rotation and drives in this way the rotatably connected with the vane motor tool shaft. An internal percussion mechanism can, for example, have an energy store and suitable devices for introducing the impact pulses acting in the direction of rotation into the rotating tool shaft. As mentioned above, a variety of tool attachments can be arranged at the front end of the tool shaft, for example. Screw heads with hexagonal or polygonal, so-called. Screw nuts with which particular screw can be tightened or loosened, the tightening torque is usually very precisely adjustable. When loosening and tightening such screw is usually the impact function, are generated in the rapid impact sequences in the radial direction of the tool shaft, indispensable.
Im Interesse einer leichten Handhabung und einer Reduzierung der Belastungen für den Benutzer sollten diese Schlagschrauber bei hohem Leistungsvermögen möglichst kompakt und möglichst leicht sein, wozu der pneumatische Antrieb aufgrund der damit möglichen hohen Leistungsdichte seinen Betrag liefert. Allerdings befinden sich bei herkömmlichen Schlagschraubern mit ihren handbetätigten Schaltern und Ventilen einige Drosselstellen, welche die Leistungsdichte in unerwünschter Weise reduzieren, bzw. die eine entsprechende Erhöhung des Versorgungsluftdrucks zur Beibehaltung einer gewünschten Leistungsdichte erfordern. In the interests of ease of use and a reduction in the burden on the user, these impact wrenches should be as compact and lightweight as possible with high performance, to which the pneumatic drive delivers its magnitude due to the high power density possible. However, in conventional impact wrenches with their manual switches and valves, there are some restrictions which undesirably reduce power density, or require a corresponding increase in supply air pressure to maintain a desired power density.
Das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, das zur Erledigung der oben genannten Aufgaben verwendete Handwerkzeug soweit zu verbessern, dass die mit seiner Verwendung in Zusammenhang stehenden Fehlerquellen weitestgehend eliminiert werden, die Handhabung verbessert und die Arbeitsgeschwindigkeit gesteigert wird. Außerdem soll der mit der Erfindung zur Verfügung gestellte Schlagschrauber bei einfachster Bedienbarkeit eine möglichst hohe Leistungsdichte aufweisen. Therefore, the primary object of the present invention is to improve the hand tool used to accomplish the abovementioned objects to the extent that the sources of error associated with its use are largely eliminated, the handling improved and the working speed increased. In addition, the asked with the invention available impact wrench with ease of use have the highest possible power density.
Diese genannten Ziele der Erfindung werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These stated objects of the invention are achieved with the subject matters of the independent claims. Features of advantageous developments of Invention will be apparent from the dependent claims.
Zur Erreichung des oben formulierten Ziels schlägt die vorliegende Erfindung ein Handwerkzeug mit einer rotierender Werkzeugwelle vor, die mit einem Schlagwerk zur Ausübung und/oder Erzeugung einer in radialer Richtung auf die Werkzeugwelle wirkenden periodischen Schlagfunktion gekoppelt ist. Die Werkzeugwelle des Handwerkzeuges wird mit Druckluft beaufschlagt, die für die gewünschte Rotation mit vorgebbarer Umdrehungsgeschwindigkeit und/oder mit definierbarem Drehmoment sorgt. Die Druckluft wirkt normalerweise auf eine Turbine, die den pneumatischen Druck und den pneumatischen Volumenstrom in eine schnelle Rotation der Werkzeugwelle umsetzt. Am stirnseitigen Ende der Werkzeugwelle können unterschiedliche Werkzeugaufsätze angeordnet sein, bspw. Schraubköpfe mit Außen- oder Innensechskant, sog. Schraubnüsse, mit denen insbesondere Schraubverbindungen festgezogen oder gelöst werden können. Auch andere Stecknüsse mit speziellen Passungen können mit dem Schlagschrauber rotierend angetrieben werden. To achieve the above-stated object, the present invention proposes a hand tool with a rotating tool shaft, which is coupled with a hammer mechanism for exercising and / or generating a periodic impact function acting in the radial direction on the tool shaft. The tool shaft of the hand tool is acted upon by compressed air, which ensures the desired rotation at a predeterminable rotational speed and / or with a definable torque. The compressed air usually acts on a turbine, which converts the pneumatic pressure and the pneumatic volume flow into a fast rotation of the tool shaft. At the front end of the tool shaft different tool attachments can be arranged, for example. Screw heads with external or internal hex, so-called. Screw nuts with which particular screw can be tightened or loosened. Other sockets with special fits can also be driven in rotation using the impact wrench.
Das erfindungsgemäße Handwerkzeug benötigt ein Betätigungselement zur Vorgabe der verschiedenen Funktionen des Handwerkzeuges und/oder zur Beeinflussung verschiedener Betriebsparameter. Dieses Betätigungselement kann grundsätzlich und in einer einfachsten Bauweise durch ein außen an einem Werkzeuggehäuse bzw. an einem Werkzeughandgriff angeordnetes Betätigungselement zur manuellen Aktivierung des rotatorisch wirkenden Druckluftantriebes für die Werkzeugwelle und/oder der radial wirkenden Schlagfunktion und/oder zur Vorwahl einer Drehrichtung der Werkzeugwelle gebildet sein. Allerdings ist dies keinesfalls einschränkend zu verstehen, da dem Betätigungselement auch komplexere Aufgaben zugewiesen sein können. So kann das Betätigungselement auch Teil einer komplexeren Steuerungselektronik bzw. einer Mikroprozessorsteuerung sein, das in Abhängigkeit von verschiedenen weiteren Parametern wie bspw. einer Drehmomenterfassung für eine Aktivierung, Abschaltung oder Drehrichtungsumkehr sorgen kann. Außerdem können zumindest Teile der Funktionen des erfindungsgemäßen Handwerkzeuges fernsteuerbar sein. The hand tool according to the invention requires an actuating element for presetting the various functions of the hand tool and / or for influencing various operating parameters. This actuator can basically and in a simple construction by an externally arranged on a tool housing or on a tool handle handle actuator for manual activation of the rotationally acting pneumatic drive for the tool shaft and / or the radially acting impact function and / or pre-selection of a direction of rotation of the tool shaft , However, this is by no means limiting, since the actuator can also be assigned more complex tasks. Thus, the actuator may also be part of a more complex control electronics or a microprocessor control that can provide depending on various other parameters such as. A torque detection for activation, shutdown or reverse rotation. In addition, at least parts of the functions of the hand tool according to the invention can be controlled remotely.
Dabei ist entsprechend der vorliegenden Erfindung zwischen einem Druckluftanschluss des Handwerkzeuges und dem Druckluftantrieb der Werkzeugwelle wenigstens ein vorgesteuertes 5/3-Wegeventil zur Aktivierung sowie zur Steuerung der Funktionen des Handwerkzeuges angeordnet. Dieses Mehrwegeventil ist mit dem wenigstens einen Betätigungselement wirkverbunden und von diesem ansteuerbar. Wahlweise kann bei dem erfindungsgemäßen Handwerkzeug das 5/3-Wegeventil durch ein elektromagnetisch vorgesteuertes 5/3-Wegeventil gebildet sein. Dieses kann insbesondere über elektrische Leitungsverbindungen mit dem wenigstens einen Betätigungselement gekoppelt und somit von diesem ansteuerbar sein. Ebenso möglich sind jedoch auch Vorsteuerung mit piezoelektrischen Aktoren oder eine elektromotorische Vorsteuerung, die z.B. mit Spindelantrieben auf die Vorsteuerventile des 5/3-Wegeventils wirken kann. Weitere Ausführungsvarianten der Vorsteuerung sind denkbar und von der vorliegenden Erfindung mitumfasst. In this case, according to the present invention, at least one pilot-operated 5/3-way valve for activating and controlling the functions of the hand tool is arranged between a compressed air connection of the hand tool and the compressed air drive of the tool shaft. This multi-way valve is operatively connected to the at least one actuating element and controlled by this. Optionally, in the hand tool according to the invention, the 5/3-way valve may be formed by an electromagnetically pilot operated 5/3-way valve. This can be coupled in particular via electrical line connections to the at least one actuating element and thus be controlled by this. However, it is also possible to use feedforward control with piezoelectric actuators or an electromotive feedforward control which can be used e.g. with spindle drives can act on the pilot valves of the 5/3-way valve. Further variants of the precontrol are conceivable and included in the present invention.
Die Verwendung des elektromagnetisch, piezoelektrisch oder elektromotorisch vorgesteuerten 5/3-Wegeventils wirkt sich insbesondere vorteilhaft sowohl auf den Luftdurchsatz als auch auf die Konstruktion des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs aus. So treten bspw. bei einer im Stand der Technik verwendeten Kombination aus 5/2-Wegeventil als Richtungsschieber und einem zusätzlichen Kugelsitzventil zur Unterbrechung des Luft- bzw. pneumatischen Volumenstroms unerwünschte Drossel- und Widerstandsverluste in der Zuleitung, im Druckschalter und im Richtungsschieber auf, wobei die Drossel- bzw. Widerstandsverluste umso größer sind, je mehr Bauteile sich im pneumatischen Volumenstrom befinden bzw. Bestandteil desselben sind. Um diesen Widerstandsverlust, welcher in der beschriebenen Konfiguration den Ausgangsdruck des pneumatischen Volumenstroms um ein Drittel oder mehr zu reduzieren vermag, zu vermindern, ist es in einem ersten Schritt vorgesehen, die Kombination aus Kugelsitzventil und 5/2-Wegeventil im erfindungsgemäßen Handwerkzeug durch ein vorgesteuertes 5/3-Wegeventil zu ersetzen, wodurch insbesondere auf den Einbau eines drosselnd wirkenden Kugelsitzventils verzichtet werden kann, so dass sich weniger Bauteile in der Zuleitung, d.h. im pneumatischen Volumenstrom befinden; dies vereinfacht nicht nur die Gesamtkonstruktion des erfindungsgemäßen Schlagschraubers, sondern ermöglicht auch die Optimierung der Leitungs- und Luftführung für den pneumatischen Volumenstrom. Eine mechanische Umschaltung des Druckluftstromes ist nun weiterhin uneingeschränkt möglich, allerdings beschränkt sich diese auf die Vorsteuerluft, so dass sich bezüglich des Luftdurchsatzes wesentlich günstigere Bedingungen ergeben. The use of the electromagnetically, piezoelectrically or electromotively piloted 5/3-way valve has a particularly advantageous effect both on the air flow and on the construction of the hand tool according to the invention. For example, occur in a combination of 5/2-way valve used as a directional slide and an additional ball seat valve to interrupt the air or pneumatic flow unwanted throttling and resistance losses in the supply line, in the pressure switch and the directional slide, for example the throttle or resistance losses are greater, the more components are in the pneumatic flow or are part of the same. In order to reduce this loss of resistance, which can reduce the output pressure of the pneumatic volume flow by a third or more in the described configuration, it is provided in a first step, the combination of ball seat valve and 5/2-way valve in the hand tool according to the invention by a pilot-controlled 5/3-way valve to replace, which in particular can be dispensed with the installation of a throttling acting ball seat valve, so that fewer components in the supply line, ie are in the pneumatic volume flow; This not only simplifies the overall design of the impact wrench according to the invention, but also allows the optimization of the conduction and air flow for the pneumatic volume flow. A mechanical switching of the compressed air flow is now still fully possible, but this is limited to the pilot air, so that there are much more favorable conditions with respect to the air flow.
Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn die Vorsteuerung des 5/3-Wegeventils durch eine elektromagnetische, piezoelektrische oder elektromotorische Vorsteuerung gebildet ist, da sich hierbei bezüglich der Ansteuerlogik, der Schalteranordnung, der Steuerbarkeit und ggf. Fernsteuerbarkeit weitere Vorteile ergeben können. Die Vorsteuerleitungen des 5/3-Wegeventils können jeweils elektromagnetische und/oder piezoelektrische oder auch elektromotorische Ansteuerungen aufweisen. Das Betätigungselement für die Vorsteuerung kann in einer einfachen Bauausführung bspw. durch wenigstens einen elektrischen Taster, Schalter, eine Tastwippe, Schaltwippe, o.ä. gebildet sein, wobei wahlweise auch mehrere dieser Elemente bzw. Schalter oder Schaltelemente für verschiedene Funktionalitäten – hier sei bspw. die Drehrichtungsumkehr für den Druckluftantrieb genannt – vorgesehen sein können. It is now particularly advantageous if the pilot control of the 5/3-way valve is formed by an electromagnetic, piezoelectric or electromotive pilot control, since further advantages can result with regard to the drive logic, the switch arrangement, the controllability and possibly remote controllability. The pilot control lines of the 5/3-way valve can each have electromagnetic and / or piezoelectric or electromotive controls. The actuator for the feedforward control can in a simple construction example. By at least one electric button, switch, a rocker switch, rocker switch, or similar be formed, optionally also several of these elements or switches or switching elements for different functionalities - here, for example, the direction of rotation reversal for the compressed air drive called - may be provided.
Das wenigstens eine elektrische Betätigungselement bzw. der elektrische Schalter ist normalerweise über elektrische Leitungen mit dem magnetisch oder auf andere Weise (z.B. piezoelektrisch oder elektromotorisch) vorgesteuerten 5/3-Wegeventil gekoppelt; wird es betätigt, so wird ein Stromkreis geschlossen, woraufhin sich der jeweilige, in diesem Stromkreis befindliche Magnet oder der in diesem Stromkreis befindliche Aktor oder Antrieb betätigt wird, welcher den gewünschten Schaltvorgang durchführt bzw. auslöst. Auf diese Weise muss z.B. der Richtungsschieber für die Druckluft nicht mehr auf rein mechanischem Wege, bspw. mittels einer von der Seite per Hand ausgeübten Schlagbewegung, in die gewünschte Position verschoben werden; stattdessen kann der selbe Effekt mittels eines vergleichsweise sanften Drucks auf ein elektrisches Betätigungselement ausgelöst werden, welches über eine Vorsteuerung die eigentliche Verschiebung des Richtungsschiebers auslöst. Gleichermaßen können diese Schaltfunktionen oder zumindest Teile dieser Schaltfunktionen durch eine Mikroprozessorsteuerung und/oder eine (Teil-)Fernsteuerung übernommen werden. The at least one electrical actuator or switch is normally coupled via electrical leads to the 5/3-way valve which is biased magnetically or otherwise (e.g., piezoelectrically or electromotively); if it is actuated, then a circuit is closed, whereupon the respective magnet located in this circuit or the actuator or drive located in this circuit is actuated, which performs or triggers the desired switching operation. In this way, e.g. the directional slide for the compressed air no longer purely mechanical way, for example. By means of a hand-applied from the side by hand striking motion, are moved to the desired position; instead, the same effect can be triggered by means of a comparatively gentle pressure on an electrical actuator, which triggers the actual displacement of the directional slide via a pilot control. Similarly, these switching functions or at least parts of these switching functions can be taken over by a microprocessor control and / or a (partial) remote control.
Diese Art der Betätigung kann zusätzliche Vorteile mit sich bringen, da durch eine seitliche oder rotatorische Schlagbewegung, auch wenn sie mit geringer Kraft durchgeführt wird, das Handwerkzeug in Richtung der Schlagbewegung ausgelenkt bzw. leicht verdreht wird und deshalb vom Benutzer durch eine entsprechende Gegenbewegung oder Haltekraft wieder stabilisiert werden muss. Ein solcher Vorgang erfordert zusätzlichen Kraft- und Zeitaufwand und verringert infolgedessen die für die weitere Bearbeitung bspw. eines Radwechsels benötigte Reaktionszeit, wohingegen derselbe Vorgang, wird er z.B. über eine elektromagnetische Vorsteuerung des 5/3-Wegeventils ausgelöst, die Position des Richtungsschiebers verändert, ohne die Lage des Handwerkzeugs selbst merklich zu beeinflussen. This type of operation can bring additional benefits, since by a lateral or rotary impact movement, even if it is performed with little force, the hand tool is deflected or slightly twisted in the direction of the impact and therefore by the user by a corresponding countermovement or holding force must be stabilized again. Such a process requires additional expenditure of force and time and as a result reduces the reaction time required for the further processing of, for example, a wheel change, whereas the same process, e.g. triggered by an electromagnetic pilot control of the 5/3-way valve, the position of the directional slide changed without affecting the position of the hand tool itself noticeably.
Wahlweise kann der wenigstens eine elektrische Schalter jedoch auch über anders gestaltete Leitungsverbindungen oder auch über Funkverbindungen mit dem Wegeventil gekoppelt sein, so dass das Wegeventil zwar über elektrische Signalleitungen mit dem Schalter gekoppelt sein und kommunizieren kann. Dieser muss jedoch nicht zwingend durch einen physisch vorhandenen Schalter am Gerät gebildet sein, sondern kann auch ein virtuelles Bauteil in einer komplexeren Steuerung und/oder einer Fernsteuerung sein, wodurch die die Sicherheit gegen Fehlbetätigungen sowie auch die Schaltgeschwindigkeit erhöht und damit die Reaktionszeiten auf äußere Zustandsänderungen reduziert werden können. Dies kann sich bspw. dann positiv auswirken, wenn die Vibrationen, welche beim Betrieb eines solchen Handwerkzeugs normalerweise entstehen, dazu führen können, die Reaktion des Benutzers oder seine Konzentrationsfähigkeit zu beeinträchtigen. Optionally, however, the at least one electrical switch can also be coupled to the directional control valve via differently designed line connections or via radio links, so that the directional control valve can be coupled to the switch via electrical signal lines and can communicate. However, this need not necessarily be formed by a physically existing switch on the device, but can also be a virtual component in a complex controller and / or a remote control, which increases the security against incorrect operations and the switching speed and thus the response times to external changes in state can be reduced. This may, for example, then have a positive effect if the vibrations that normally occur during operation of such a hand tool can lead to impairing the user's reaction or his ability to concentrate.
Die elektrische Energie, welche zur Versorgung des Stromkreises und/oder zur Betätigung des elektromagnetisch, piezoelektrisch oder auf andere Weise vorgesteuerten 5/3-Wegeventils bzw. eventuell weiterer vorhandener und im Folgenden noch genannter Komponenten (wie bspw. ein Funkmodul und/oder eine Mikroprozessorsteuerung) benötigt wird, kann entweder von im Handwerkzeug eingebauten Batterien bzw. Akkumulatoren zur Verfügung gestellt werden oder über eine Zuleitung aus externer Quelle erfolgen, bspw. durch Anschluss an eine Spannungsquelle, welche ihrerseits wiederum mit dem öffentlichen Energieversorgungsnetz verbunden ist und welche die für den Schaltvorgang des vorgesteuerten 5/3-Wegeventils und gegebenenfalls die für den Betrieb weiterer Komponenten verfügbare elektrische Leistung zu liefern vermag. Sofern eine externe Energiequelle für die elektrische Stromversorgung genutzt werden soll, ist es sinnvoll, die Zuleitungen hierfür mit der Luftleitung zu koppeln, bspw. durch Integration von isoliert geführten elektrischen Leitungen in die Außenhülle einer Druckluftleitung, die zum Schlagschrauber führt und mit diesem pneumatisch gekoppelt ist. The electrical energy which is used to supply the circuit and / or to actuate the electromagnetically, piezoelectrically or otherwise precontrolled 5/3-way valve or possibly further existing and hereinafter referred to components (such as, for example, a radio module and / or a microprocessor control ) is required, can either be provided by built-in hand tools batteries or accumulators or via a supply from an external source, for example. By connection to a voltage source, which in turn is connected to the public power grid and which for the switching process the pre-controlled 5/3-way valve and optionally able to provide the available for the operation of other components electrical power. If an external power source for the electrical power supply is to be used, it makes sense to couple the leads for this purpose with the air line, for example. By integration of insulated electrical lines in the outer shell of a compressed air line leading to the impact wrench and is pneumatically coupled with this ,
Zur Kontrolle des gewählten Betriebsmodus und/oder der korrekten Funktion kann es vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Handwerkzeug mit Anzeigemitteln auszustatten, welche die entsprechenden Informationen auf optischem und/oder mechanischem und/oder akustischem Weg an den Benutzer und gegebenenfalls weitere Personen übermitteln können. Geeignete Anzeigemittel können z.B. Anzeigefenster mit mechanisch verstellbaren Schiebeelementen sein, welche v.a. bei manueller Betätigung des Richtungsschiebers sinnvoll sein können. Besonders geeignet können Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden, sog. LEDs sein, welche die relevanten Informationen mittels unterschiedlicher Farbgebung, Blinkfolgen, o.ä. zur Verfügung stellen können. Auch sind Anzeigeelemente mit alphanumerischer Anzeigefunktion denkbar, im Weiteren auch solche, welche eine größere Informationsmenge auf einem am Gerät angebrachten bzw. in diesem integrierten Display abbilden können. To control the selected operating mode and / or the correct function, it may be advantageous to equip the hand tool according to the invention with display means which can transmit the corresponding information by optical and / or mechanical and / or acoustic means to the user and possibly other persons. Suitable display means may e.g. Display window with mechanically adjustable sliding elements, which v. A. with manual operation of the directional slide can be useful. Lamps, in particular light-emitting diodes, so-called LEDs, which supply the relevant information by means of different colors, flash sequences, or the like, may be particularly suitable. can provide. Display elements with an alphanumeric display function are also conceivable, as well as those which can display a larger amount of information on a display mounted on the device or in this integrated display.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs können zwischen dem oder zusätzlich zu dem wenigstens einen Betätigungselement und dem Wegeventil weitere Eingriffsmöglichkeiten und/oder Schnittstellen für komplexere Steuerungen wie bspw. Fernsteuerung, automatische Drehrichtungswahl, automatische Abschaltung bei Erreichen eines einstellbaren Grenzdrehmoments etc. vorgesehen sein, die im elektrischen Kreis berücksichtigt sein können. Hierbei kann bspw. vorgesehen sein, dass die komplexere Steuerung mit einer besonders vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Gerät zu kombinierenden Drehmomenterfassung gekoppelt sein kann, um auf diese Weise weitere Eingriffsmöglichkeiten zu eröffnen, so z.B. eine Abschaltung nach Erreichung eines definierbaren Grenzdrehmoments o. dgl. In a further advantageous variant of the hand tool according to the invention, between or in addition to the at least one actuating element and the directional control valve Further intervention options and / or interfaces for more complex controls such as remote control, automatic direction of rotation, automatic shutdown upon reaching an adjustable limit torque, etc. may be provided, which may be considered in the electrical circuit. This may, for example, be provided that the more complex control can be coupled with a particularly advantageous to be combined with the device torque detection to open in this way further intervention options, such as a shutdown after reaching a definable limit torque o. The like.
In diesem Zusammenhang kann es zudem sinnvoll sein, das erfindungsgemäße Handwerkzeug mit einer Steuerungs- und Kontrolleinrichtung auszustatten, welche die vom Handwerkzeug bzw. dessen Sensorik zur Verfügung gestellten Daten, welche in Form von Spannungswerten, Impulszahlen, Umdrehungszahlen, Zeitwerten, etc. vorliegen können, auswertet. Hierfür wird vorausgesetzt, dass das Handwerkzeug die zur Ermittlung und Übertragung benötigte Sensorik und die zur Übertragung der ermittelten Daten benötigten Übertragungsmittel aufweist. Die Steuerungs- und Kontrolleinrichtung selbst wird üblicherweise von einer Mikrocontrollereinheit gebildet, welche die verfügbaren Daten auswertet und in für die vorhandene Aktorik umsetzbare Steuerbefehle überführt. In this context, it can also be useful to equip the hand tool according to the invention with a control and monitoring device, which can provide the data provided by the hand tool or its sensor system, which may be in the form of voltage values, pulse numbers, revolution numbers, time values, etc. evaluates. For this purpose, it is assumed that the hand tool has the sensors required for the detection and transmission and the transmission means required for the transmission of the determined data. The control and monitoring device itself is usually formed by a microcontroller unit, which evaluates the available data and transferred in convertible for the existing actuators control commands.
Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Handwerkzeug auf kabelgebundenem und/oder auch kabellosem Weg mit einer externen Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung verbunden sein, welche die vom Handwerkzeug bzw. dessen Sensorik übermittelten Daten in eine für die weitere Verarbeitung auswertbare Form überführt und auf diese Weise einer in der Regel per Software erfolgenden Auswertung zugänglich macht. Die aus der Auswertung resultierenden Steuerbefehle können bei Bedarf im Anschluss auf gleichem Weg wieder an das erfindungsgemäße Handwerkzeug bzw. dessen Aktoren und/oder externer, mit dem Handwerkzeug durch elektrische, optische oder pneumatische Kabel und/oder Leitungen verbundener Einrichtungen übermittelt und von diesen ausgeführt werden. Alternatively or additionally, the hand tool according to the invention can be connected to an external control and / or control device via a wired and / or wireless path, which converts the data transmitted by the hand tool or its sensor into a form that can be evaluated for further processing, and in this way generally accessible by software evaluation. If necessary, the control commands resulting from the evaluation can be transmitted again in the same way to the hand tool according to the invention or its actuators and / or external devices connected to the hand tool by electrical, optical or pneumatic cables and / or lines and executed by them ,
Im Weiteren kann vorgesehen sein, dass die der externen Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung übermittelten Daten in bzw. von dieser gespeichert und dort für eine weitergehende Auswertung, ausgehend von einer größeren Datenbasis, gespeichert werden. Furthermore, it may be provided that the data transmitted to the external control and / or monitoring device is stored in and stored there for further evaluation, starting from a larger database.
Auch kann es möglich sein, dass aus einer unmittelbar erfolgten Auswertung Schlussfolgerungen abgeleitet werden, welche direkt und/oder im weiteren Verlauf zu gleichen und/oder unterschiedlichen Handlungsverläufen führen können. So kann bspw. die Ermittlung eines Grenzdrehmoments vorgesehen sein, bei dessen Überschreitung der erfindungsgemäße Schlagschrauber von der integrierten oder der externen Steuerungseinheit einen Stopp-Befehl erhält und infolgedessen den Anzieh- oder Lösevorgang beendet. Durch die Kombination mit einem weiteren Parameter, z.B. der für den jeweiligen Vorgang benötigten Zahl von Umdrehungen der Werkzeugwelle können weitere Entscheidungsmuster abgeleitet und definiert werden, so z.B. eine Drehzahl- und/oder Drehmomentregelung, Drehrichtungsumkehr und vieles mehr. It may also be possible that conclusions are derived from a directly performed evaluation, which conclusions can lead directly and / or subsequently to the same and / or different courses of action. Thus, for example, the determination of a limit torque may be provided, beyond which the impact wrench according to the invention receives a stop command from the integrated or external control unit and as a result terminates the tightening or loosening process. By combining with another parameter, e.g. the number of revolutions of the tool shaft required for the respective operation, further decision patterns can be derived and defined, e.g. a speed and / or torque control, reverse rotation and much more.
Ausgehend von einer der oben genannten Möglichkeiten bzw. einer Kombination aus mehreren der genannten, kann es nun sein, dass Bauteile, welche bisher für den Betrieb des Schlagschraubers unabdingbar benötigt wurden und daher fester Bestandteil der Gesamtkonstruktion waren, nunmehr flexibel im oder am Schlagschrauber oder sogar entfernt von diesem angeordnet werden können; insbesondere kann es auch sein, dass geeignete mechanische Komponenten durch elektronische Komponenten und/oder Schaltbefehle ersetzbar sind. So kann es z.B. möglich sein, dass die Einstellung der Drehrichtung der Werkzeugwelle auf verschiedene Weise vorgenommen werden kann, sei es durch Einbau eines entsprechenden mechanischen Schalters o.ä. im Schlagschrauber selbst, durch Einbau eines elektronischen Schalters/Tasters im Gerät, durch Bereitstellung der Funktion durch ein externes Gerät wie bspw. einem Fußschalter und/oder durch Übermittlung der Wahl der Drehrichtung durch eine externe Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung, so dass die Wahl der Drehrichtung der Werkzeugwelle manuell durch den Bediener des Handwerkzeugs und/oder automatisiert durch eine Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung, gegebenenfalls auch – in Abhängigkeit von weiteren Einflussparametern – durch beide vorgenommen werden kann. Starting from one of the abovementioned possibilities or a combination of several of the above, it may now be that components which were previously indispensable for the operation of the impact wrench and therefore were an integral part of the overall design, now flexible in or on the impact wrench or even can be arranged away from it; In particular, it may also be that suitable mechanical components can be replaced by electronic components and / or switching commands. So it can be e.g. be possible that the adjustment of the direction of rotation of the tool shaft can be made in various ways, be it by installing a corresponding mechanical switch o.ä. in the impact wrench itself, by incorporating an electronic switch / button in the device, by providing the function by an external device such as a foot switch and / or by transmitting the choice of the direction of rotation by an external control and / or control device, so that the choice the direction of rotation of the tool shaft manually by the operator of the hand tool and / or automated by a control and / or monitoring device, possibly also - depending on other influencing parameters - can be made by both.
Diese Art der Steuerung ermöglicht es, Arbeitsabläufe teilweise oder sogar nahezu vollständig zu automatisieren. Bspw. kann die externe Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung über geeignete Parameter, wie Messung der Umdrehungszahl der Werkzeugwelle, o.ä., Ermitteln des Drehmoments, Messung eines Zeitintervalls, etc. das erfolgreiche Lösen einer Schraube ermitteln, das Handwerkzeug automatisch abschalten und die Drehrichtung auf ‚Festziehen‘ vorwählen, ohne dass der Bediener zu diesem Zweck tätig werden muss. Jener kann sich daher bereits auf den ‚Festzieh-Vorgang‘ vorbereiten und den Vorgang starten, sobald die Voraussetzungen dafür erfüllt sind. Ebenso kann nun das Ende dieses Vorgangs ermittelt werden, z.B. durch Erreichen eines vorbestimmten Drehmoments, woraufhin das Handwerkzeug automatisch abgeschaltet werden kann. Es ist weiterhin möglich, dass der Abschaltvorgang des Werkzeugs unmittelbar nach dem Festziehen der Schraube als Signal zur Freigabe des Fahrzeugs dienen kann ohne dass der Bediener des Werkzeugs in dieser Hinsicht tätig werden muss. This type of control makes it possible to automate work processes partially or even almost completely. For example. the external control and / or monitoring device can determine the successful loosening of a screw via suitable parameters, such as measuring the number of revolutions of the tool shaft, or the like, determining the torque, measuring a time interval, etc., automatically switch off the hand tool and set the direction of rotation Select "Tighten" without the operator having to act for this purpose. The latter can therefore already prepare for the "tightening process" and start the process as soon as the prerequisites have been met. Likewise, the end of this process can now be determined, for example, by reaching a predetermined torque, after which the hand tool can be switched off automatically. It is also possible that the shutdown of the tool immediately after the Tighten the screw as a signal to release the vehicle can serve without the operator of the tool must be in this regard.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments are only examples of how the device according to the invention can be designed and do not represent a final limitation.
Die schematische Darstellung der
Am Handgriff
An einer Unterseite des pistolenartigen Handgriffes
Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich an einer der herausgeführten Werkzeugwelle
Es kann sich bei dem Ventil auch um ein einfach vorgesteuertes, z.B. um ein pneumatisch vorgesteuertes 5/3-Wegeventil
Die schematische Darstellung der
Der oben erkennbare Drehrichtungsumschalter ist durch das zweite Betätigungselement
Der Vorteil einer solchen Konfiguration liegt zwar darin, dass alle Schaltfunktionen rein pneumatisch gesteuert sind, so dass auf eine zusätzliche elektrische Stromversorgung verzichtet werden kann. Allerdings können der Steuerschalter
Die Darstellung der
Wie der obere Teil der
Die Darstellung der
Definierbare Sollmomente erlauben bei Bedarf eine zentrale Überwachung und/oder Einflussnahme von einer entfernten Schalt- oder Steuerzentrale bzw. Messwarte. Defined target torques allow, if necessary, central monitoring and / or influencing from a remote control or control center or control room.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Schlagschrauber, Handwerkzeug Impact wrench, hand tools
- 1212
- Gehäuse, Werkzeuggehäuse Housing, tool housing
- 1414
- Werkzeugwelle tool shaft
- 1616
- Vierkantpassung Vierkantpassung
- 1818
- Handgriff, Werkzeughandgriff Handle, tool handle
- 2020
- Betätigungselement, Schalter Actuator, switch
- 2121
- weiteres Betätigungselement, Drehrichtungsumkehr further actuator, reversal of direction of rotation
- 2222
- Druckluftanschluss Compressed air connection
- 2424
- Druckluftleitung Compressed air line
- 2626
- 5/3-Wegeventil (elektromagnetisch, piezoelektrisch o.ä. vorgesteuert) 5/3-way valve (electromagnetically, piezoelectrically or similar pre-controlled)
- 2828
- 5/3-Wegeventil (einfach vorgesteuert) 5/3-way valve (simply pre-controlled)
- 3030
- Vorsteuerung feedforward
- 3232
- Mikroprozessorsteuerung microprocessor control
- 3434
- Schnittstelle interface
- 3636
- weitere Beschaltung further wiring
- 4040
- Steuerschalter control switch
- 4444
- Steuerkolben spool
- 4848
- Steuerdruckleitung Control pressure line
- 4949
- Vorsteuerleitung pilot line
Claims (11)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE102014117603.0A DE102014117603A1 (en) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Hand tools, in particular impact wrenches |
| EP15190336.6A EP3028813B1 (en) | 2014-12-01 | 2015-10-19 | Hand tool, in particular an impact wrench |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014117603.0A DE102014117603A1 (en) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Hand tools, in particular impact wrenches |
Publications (1)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102014117603.0A Withdrawn DE102014117603A1 (en) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Hand tools, in particular impact wrenches |
Country Status (2)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5668328A (en) * | 1996-07-17 | 1997-09-16 | Applied Power Inc. | Method and apparatus for hydraulically tightening threaded fasteners |
-
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-
2015
- 2015-10-19 EP EP15190336.6A patent/EP3028813B1/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP3028813B1 (en) | 2017-11-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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