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Die Erfindung befaßt sich mit einem pneumatisch
angetriebenen, Drehimpulse abgebenden Werkzeug zum Anziehen von
Schraubenverbindungen oder dgl.
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Insbesondere befaßt sich die Erfindung entsprechend dem
Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 mit einem
Impulswerkzeug, das ein Gehäuse mit einer vorderen Impulskammer,
eine rückwärtige, einen Flügelzellenmotor enthaltende
Motorkammer mit einer zylindrischen Innenwand, Lufteinlaß-
und Auslaßkanäle, die sich vom rückwärtigen Ende des Motors
erstrecken, und einen in der Impulskammer drehbar
gelagerten hydraulischen Impulserzeuger aufweist, wobei der Motor
einen Zylinder mit drei oder mehr Luftverbindungsöffnungen,
von denen wenigstens eine permanent als
Auslaßöffnungsmittel wirkt, und einen die Flügel tragenden Rotor umfaßt, der
antreibend mit dem Impulserzeuger verbunden ist.
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Bei Werkzeugen der vorstehend genannten Art besteht immer
ein Problem darin, ein ausreichend wirksames Kühlen des
Impulserzeugers zu erreichen, weil die während des Betriebs
des Werkzeuges erzeugte Wärme zu einem Ausdehnen des
Fluidvolumens indem Impulserzeuger führt, so daß eine Leckage
auftritt, und wenn das Werkzeug nach einer Betriebsphase
abgekühlt wird, dringt Luft in den Impulserzeuger ein. Auf
diese Weise wird die Ausgangsleistung des Werkzeuges durch
die in den Impulserzeuger gesaugte Luft drastisch
verschlechtert.
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Ein bereits bekannter Weg zum Lösen diese Wärmeproblems
besteht darin, die kalte Abluft von dem Luftmotor zu nutzen,
um die Wärme von dem Impulserzeuger zur Außenseite des
Werkzeuggehäuses zu transportieren. Ein Beispiel dafür ist
in dem US-Patent 4,418,764 dargestellt. Das in diesem
Patent gezeigte Werkzeug besitzt einen Pistolengriff, wobei
das Gehäuse mit einem Auslaßluftkanal ausgebildet ist, der
sich von dem Motor an dem Impulserzeuger vorbei über
Auslaßöffnungen am vorderen Ende des Werkzeuggehäuses nach
außen in die Atmosphäre erstrecken. Der Abluftkanal
erstreckt sich von einer Anzahl von Auslaßöffnungen an dem
Motorzylinder und durch in dem Gehäuse ausgebildete
Hohlräume, und da keine besondere Anforderung bei einem
Werkzeug mit Pistolengriff besteht, den Außendurchmesser des
Gehäuses gering zu halten, ist es einfach gewesen,
lediglich das Gußteil des Gehäuses zu gestalten, um den zum
Erreichen eines gewünschten Ausgangsluftstromes
erforderlichen Raum einzuschließen.
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Bei Werkzeugen gerader Art, d. h. Werkzeuge ohne einen
Pistolenhandgriff, muß jedoch der Außendurchmesser des
Werkzeuggehäuses relativ klein gehalten werden, um für die
Bedienperson einen komfortablen Griff bereitzustellen. Wenn
es bei solchen Werkzeugen zusätzlich wünschenswert wird,
Luftkanäle nicht nur zu und von den Öffnungen in dem
Motorzylinder sondern an dem Motor vorbei von der Impulskammer
zu einem Ausgangskanal am hinteren Ende des Werkzeuges
anzuordnen, besteht ein Problem darin, Kanäle mit
ausreichend großen Strömungsquerschnitten zu erhalten. Durch
Anwendung der in dem zuvor erwähnten US-Patent beschriebenen
Technik, nämlich die Kanäle an der Innenseite des Gehäuses
durch Gießen auszubilden, würden die Herstellungskosten des
Werkzeuges beträchtlich steigen, verglichen zu momentan
erhältlichen Werkzeugen geraden Typs.
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Falls die Luftkanäle zu den oben beschriebenen Kühlzwecken
auf der Innenseite des Gehäuses durch Fräsen oder ähnliche
Bearbeitung hergestellt würden, welches ein allgemein
verwendetes Verfahren bei der Herstellung von Werkzeugen
geraden Typs darstellt, wären die Luftkanalbereiche
andererseits zu klein oder ein schlankerer Motor müßte bei einem
gegebenen, gewünschten Außendurchmesser des Gehäuses
verwendet werden. Dieses Verfahren würde zudem zu einem
schwereren Gehäuse mit kleineren und weniger wirksamen
Abdichtbereichen zwischen den Kanälen führen. Insbesondere wäre
dies der Fall, wenn man einen umkehrbaren
Zweikammer-Fügelzellenmotor verwendet, der eine größere Anzahl von
Luftverbindungsöffnungen besitzt, als der überlicherweise
verwendete Einkammermotor.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes
pneumatisches, Drehimpulse abgebendes Werkzeug zu schaffen,
bei welchem die Luftverbindungskanäle zu, von und an dem
Luftmotor vorbei nicht nur ausreichend große
Strömungsquerschnitte vorsehen, sondern bei welchem die Motorgröße in
Relation zum Außendurchmesser des Werkzeuggehäuses
optimiert ist, insbesondere wenn man einen umkehrbaren
Zweikammer-Flügelzellenmotor verwendet. Ein derartiges Werkzeug,
das die Aufgabe erfindungsgemäß löst, besitzt die Merkmale
des unabhängigen Anspruchs 1.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird
nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
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Fig. 1 einen Längsschnitt eines
erfindungsgemäßen Impulswerkzeuges;
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Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II
in Fig. 1;
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Fig. 3 eine abgewickelte Ansicht eines
erfindungsgemäßen Motorzylinders mit
Pfeilen, welche die Luftstromwege während
des Motorbetriebs darstellen;
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Fig. 4 die gleiche Darstellung wie in Fig. 3,
jedoch mit Pfeilen, die die
Luftstromwege während der entgegengesetzten
Richtung der Motorrotation darstellen.
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Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug besitzt ein Gehäuse 10
mit einer vorderen Impulskammer 11, einer Motorkammer 12
und einem rückwärtigen Luftverbindungsbereich 13.
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In der Impulskammer 11 ist ein hydraulischer
Drehimpulserzeuger 15 drehbar gelagert, der eine Abtriebswelle 16
besitzt, die sich durch eine vordere Öffnung 17 aus dem
Gehäuse 10 erstreckt. Die Abtriebswelle 16 ist mit einem
rechteckigen Ende 18 zum Halten eines Steckschlüssels
(nicht gezeigt) ausgebildet. Der Impulserzeuger 15 besitzt
einen konventionellen Aufbau und da er selbst kein Teil der
Erfindung ist, wird er nicht im Detail beschrieben.
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Die Motorkammer 12 weist eine zylindrische Wand 14 auf und
schließt einen Flügelzellen-Rotationsmotor 19 ein.
Letzterer umfaßt einen Zylinder 20, der starr in dem Gehäuse 10
befestigt ist, und einen Rotor 21. Wie in Fig. 2
dargestellt, ist der Motor 19 ein Zweikammermotor mit zwei
Arbeitskammern 22, 23 und einer Anzahl von Flügeln 24, die
beweglich in Schlitzen 25 in dem Rotor 21 gehalten sind. An
seinem vorderen Ende ist der Rotor 21 antreibend mit dem
Impulserzeuger 15 verbunden.
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Der Luftverbindungsbereich 13 des Gehäuses 10 besitzt einen
Lufteinlaßkanal 26, einen Luftauslaßkanal 27, ein durch
einen Hebel 29 betätigbares Drosselventil 28 und ein
Umkehrventil 30. Letzteres ist in dem Gehäuse 10 drehbar
gelagert und mit einem radialen Betätigungsstift 31 zum
Verstellen zwischen einer "Vorwärts"-Stellung und einer
"Rückwärts"-Stellung versehen. Dabei ist der Stift 31 in einem
teilringförmigen Schlitz 32 in dem Gehäuse beweglich und
zwei Luftverteilkanäle 33 in dem Umkehrventil 30, von denen
nur einer in Fig. 1 gezeigt ist, werden alternativ mit zwei
Paaren von Luftverbindungsöffnungen in dem Motor 11
verbunden. Dies wird später genauer erläutert.
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Am rückwärtigen Ende des Werkzeuges ist ein zentrales,
ringförmiges Verbindungselement 35 für den Anschluß an eine
Druckluftzufuhr vorgesehen. Das Verbindungselement 35 wird
durch das Austrittsende des Luftauslaßkanals 27
eingeschlossen und das rückwärtige Ende des Werkzeuggehäuses 10
ist mit einem äußeren Hülsenbereich 36 zum Anschließen an
einen Auslaßkanal, falls gewünscht, versehen.
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Der Motorzylinder 20 besitzt eine Anzahl radialer
Luftverbindungsöffnungen, die paarweise zusammengefaßt sind,
nämlich ein erstes Paar alternativer Einlaß- und
Auslaßöffnungen 37a, b, ein zweites Paar alternativer Einlaß- und
Auslaßöffnungen 38a, b sowie ein drittes Paar von Öffnungen
39a, b, die permanent als Auslaßöffnungen wirken. Das
letzte Öffnungspaar 39a, b wird in der Terminologie von
Flügelzellenmotoren gewöhnlich als Primärauslässe
bezeichnet (siehe Fig. 3 und 4).
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Die ersten und zweiten Paare von Öffnungen 37a, b bzw. 38a,
b stehen mit dem hinteren Ende des Zylinders 20 über Kanäle
37c, d bzw. 38c, d in Verbindung, während das dritte Paar
Öffnungen 39a, b mit dem vorderen Ende des Zylinders 20
über Kanäle 39c, d verbunden ist.
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Zwei weitere Kanäle 41a, b an der Außenseite des Zylinders
20 verbinden das vordere Ende des Zylinders 20 und dessen
hinteres Ende, ohne mit irgendeiner der
Luftverbindungsöffnungen in dem Zylinder 20 zusammenzufallen. Sämtliche der
zuvor beschriebenen Kanäle 37c, d, 38c, d und 41a, b werden
durch Nuten gebildet, die beispielsweise durch Fräsen an
der Außenfläche des Zylinders 20 und der inneren,
zylindrischen Fläche 14 der Motorkammer 12 ausgebildet sind (siehe
Fig. 2).
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Im Betrieb des Werkzeuges ist eine Druckluftzufuhr an dem
Verbindungselement 35 angeschlossen, um dem Motor 19
bewegte Druckluft zuzuführen, und ein Steckschlüssel ist zum
Anschluß an eine anzuziehende Schraubverbindung an der
Abtriebswelle 16 angebracht.
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Das Werkzeuggehäuse 10 wird durch die Bedienperson
gegriffen und das Drosselventil 28 wird durch Drücken des Hebels
29 geöffnet. In Abhängigkeit von der momentanen Stellung
des Umkehrventils 30 beginnt der Motor 19, sich im
Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn zu drehen und liefert
dadurch Rotationsenergie an den Impulserzeuger 15. Die Pfeile
in Fig. 3 und 4 stellen alternative Drehrichtungen dar.
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In seiner einen Stellung, beispielsweise in seiner
"Vorwärts"-Stellung, führt das Umkehrventil 30 dem ersten Paar
von Luftverbindungsöffnungen 37a, b Druckluft zu, während
das zweite Paar von Öffnungen 38a, b in dem Motorzylinder
20 an den Auslaßkanal 27 angeschlossen ist. Entsprechend
arbeiten die Öffnungen 37a, b des ersten Paares als
Einlaßöffnungen, während die Öffnungen 38a, b des zweiten Paares
als Auslaßöffnungen wirken. Tatsächlich arbeiten die
Öffnungen 38a, b des zweiten Paares als Sekundärauslässe, weil
die Öffnungen 39a, b des dritten Paares permanent als
Primärauslässe arbeiten.
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Wie durch die Pfeile in Fig. 3 schematisch dargestellt,
wird die durch das Umkehrventil 30 zugeführte Druckluft
durch die Kanäle 37c, d zu den Öffnungen 37a, b geleitet
und die den Motor durch die Öffnungen 38a, b verlassende
Abluft wird durch die Kanäle 38c, d und das Umkehrventil 30
nach hinten zu dem Auslaßkanal 27 geführt.
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Die den Motor 19 durch das dritte Paar von Öffnungen 39a, b
verlassende Abluft wird durch die Kanäle 39c, d nach vorne
in die Impulskammer 11 geleitet. Von dort aus wird die
Abluft zum rückwärtigen Ende des Motors 19 und über die
Kanäle 41a, b zu dem Auslaßkanal 27 geleitet. Während ihrer
Zirkulation durch die Impulskammer 11 nimmt die kalte
Abluft Wärme von dem Impulserzeuger 15 auf und transportiert
diese Wärme aus dem Werkzeug.
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Falls es gewünscht ist, das Werkzeug in der
entgegengesetzten Richtung zu betreiben, schaltet man das Umkehrventil 30
in seine andere Stellung, d. h. in seine
"Rückwärts"-Stellung, wodurch die Druckluft dem zweiten Paar von Öffnungen
38a, b zugeführt wird (siehe Fig. 4). In diesem
Betriebszustand arbeiten die Öffnungen 37a, b des ersten Paares als
Sekundärauslässe und stehen mit dem Auslaßkanal 27 über die
Kanäle 37c, d und das Umkehrventil 30 in Verbindung. Auch
in diesem Fall arbeiten die Öffnungen 39a, b des dritten
Paares als Primärauslässe und leiten kalte Abluft über
Kanäle 39c, d in die Impulskammer 11 um die Temperatur der
Impulseinrichtung 15 gering zu halten.
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Durch das Ausbilden der Luftverbindungskanäle 37c, d, 38c,
d, 39c, d und 41a, b auf der Außenfläche des Motorzylinders
20 ist es möglich, große Luftstrombereiche mit einem nach
hinten gerichteten Abluftstrom bei niedrigen
Herstellungskosten des Werkzeuges bei zudem unveränderten,
vorteilhaften Abmessungen des Gehäuses und des Motors zu erreichen.