DE10103544A1 - Schraubgerät - Google Patents

Abstract

Das mit einer abnehmbaren Schraubvorrichtung (18) versehene Schraubgerät weist ein Gehäuse (1), einen Handgriff (2), einen Betätigungsschalter (3), einen Antriebsmotor (5) mit einer Antriebswelle (6), eine im Gehäuse (1) gelagerte und mit der Antriebswelle (6) zusammenwirkende Arbeitsspindel (7) sowie ein mit der Arbeitsspindel (7) in Verbindung stehendes Eindrehwerkzeug (11) auf. Eine gleichbleibende Einschraubqualität, insbesondere im Hinblick auf die Einschraubtiefe, wird mit einer Drehmomentabschalteinrichtung erreicht, bei der das gewünschte Drehmoment einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubgerät mit einer abnehmbaren Schraubvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP-0 058 986 ist ein Schraubgerät mit einer abnehmbaren Schraubvorrichtung bekannt, mit dem streifenförmig magazinierte Schrauben verarbeitbar sind. Das Schraub­ gerät weist ein Gehäuse, eine im Gehäuse gelagerte Arbeitsspindel, einen im Gehäuse angeordneten elektrischen Antriebsmotor mit einer Antriebswelle, einen Handgriff und einen Betätigungsschalter auf. Der Handgriff befindet sich an einem entgegen der Ein­ drehrichtung gerichteten Endbereich des Gehäuses. Im Handgriff ist der Betätigungs­ schalter integriert. Die den eindrehrichtungsseitigen Endbereich des Gehäuses über­ ragende Arbeitsspindel steht in drehfester Verbindung mit der Antriebswelle des Antriebsmotors. Ein mit dem Kopf der einzudrehenden Schrauben in Verbindung bring­ bares Eindrehwerkzeug steht in drehfester Verbindung mit der Arbeitsspindel.

Der eindrehrichtungsseitige Endbereich des Gehäuses ist mit einem zylindrischen, ein Aussengewinde aufweisenden Aufnahmebereich versehen. Dieser Aufnahmebereich dient der Aufnahme und der Führung der Schraubvorrichtung mit der die in der Schraub­ vorrichtung geführten, streifenförmig magazinierten Schrauben gegenüber dem Eindreh­ werkzeug nacheinander vereinzelt koaxial ausrichtbar sind.

Von dem Antriebsmotor wird auf die Arbeitsspindel ein einheitliches Drehmoment abge­ geben. Deshalb können mit diesem bekannten Schraubgerät gleiche Schrauben bei unterschiedlich festen Untergrundmaterialien nicht einheitlich tief eingeschraubt werden. Insbesondere bei sehr festen Untergrundmaterialien kann es vorkommen, dass das Drehmoment nicht ausreicht um die Schraube ganz einzudrehen, so dass der Kopf der Schraube von der Oberfläche des Untergrundmaterials beabstandet zu liegen kommt. Hingegen kann das Drehmoment bei sehr weichen Untergrundmaterialien ausreichend gross sein, um die Schraube bis zum Kopf mit Leichtigkeit einzudrehen und nach der Anlage des Kopfes an der Oberfläche des Untergrundmaterials eine Beschädigung an der Schraube hervorzurufen, bei der beispielsweise das Gewinde an der Schraube bzw. im Untergrund beschädigt oder der Kopf des Schraube abgerissen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubgerät mit einer einfach und schnell abnehmbaren Schraubvorrichtung zu schaffen, mit dem mehrere Schrauben, die in Bezug auf ihre Geometrie einheitlich ausgebildet sind, derart in unterschiedliche feste Unter­ grundmaterialen eindrehbar sind, dass einerseits die Köpfe der Schraube fest an der Oberfläche des Untergrundmaterials aufliegen oder die freie Stirnseite der Köpfe und die Oberfläche des Untergrundmaterials in einer Ebene liegen, andererseits eine Beschädigung der Schrauben verhindert wird. Ausserdem soll das Schraubgerät mit einem Tiefenanschlag versehen sein, der es ermöglicht, die Schrauben derart in das Untergrundmaterial einzudrehen, dass die Köpfe in einem vorbestimmten, gewollten Abstand von der Oberfläche des Untergrundmaterials beabstandet sind. Als weitere Auf­ gabe liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schraubgerät mit einer abnehmbaren Schraubvorrichtung zu schaffen, mit dem eine Vielzahl von Schrauben in einer sehr kurzen Zeit in das Untergrundmaterial eingedreht werden können. Ausserdem soll das Gesamtgewicht sowie die Gesamtbaulänge des Schraubgerätes mitsamt der Schraub­ vorrichtung gering sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Schraubgerät mit einer abnehmbaren Schraubvorrichtung, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Mit Hilfe der erfindungsgemässen einstellbaren Drehmomentabschalteinrichtung lässt sich die Grösse des auf die Schrauben einwirkenden Drehmomentes durch die Bedienungs­ person schnell und einfach verändern, ohne dass am Schraubgerät irgendwelche zeitauf­ wendigen Umbauarbeiten getätigt werden müssen.

Zweckmässigerweise ist die Drehmomentabschalteinrichtung von einer zwischen der Antriebsspindel und dem Eindrehwerkzeug angeordneten, mechanischen Überlast­ kupplung gebildet. Die Überlastkupplung befindet sich beispielsweise zwischen der Antriebswelle sowie der Arbeitsspindel und weist zwei koaxial zueinander angeordnete, in Umfangsrichtung verdrehbare Kupplungshälften, mehrere zwischen den Kupplungshälften angeordnete Kugeln und ein mit einer Kupplungshälfte zusammenwirkendes Federpaket auf. Eine erste Kupplungshälfte ist drehbar sowie axial versetzbar auf der Arbeitsspindel gelagert und steht in drehschlüssiger Verbindung mit der Antriebswelle. Eine dem ein­ drehrichtungsseitigen Endbereich des Gehäuses näher liegende zweite Kupplungshälfte ist gegenüber der Arbeitsspindel ebenfalls axial versetzbar aber drehfest mit dieser ver­ bunden. Beide Kupplungshälften weisen an ihren, einander zugewandten Stirnseiten mehrere halbkugelförmige Vertiefungen auf, die der Aufnahme der Kugeln dienen. Bei Übersteigen eines Drehmomentes drücken diese Kugeln die zweite Kupplungshälfte in Eindrehrichtung soweit gegen das Federpaket, bis sich die beiden Kupplungshälften zueinander verdrehen können. Jene Kraft, mit der das Federpaket entgegen der Eindreh­ richtung gegen die zweite Kupplungshälfte drückt, ist mit Hilfe eines in Umfangsrichtung verstellbaren Stellringes veränderbar. Je geringer die Kraft ist, die auf die zweite Kupplungshälfte wirkt, desto geringer ist das Drehmoment, das von der Antriebswelle auf die Arbeitswelle übertragbar ist.

Eine besonders kurze Baulänge des Schraubgerätes mit Schraubvorrichtung kann vor­ zugsweise dadurch erreicht werden, indem die Drehmomentabschalteinrichtung von einer Steuerelektronik gebildet ist, die bei Erreichen eines bestimmten Drehmomentes die Stromzuführung unterbricht.

Um eine Beschädigung bzw. eine Verschmutzung der Steuerelektronik verhindern zu können, ist vorteilhafterweise die Steuerelektronik innerhalb des Gehäuses angeordnet. Beispielsweise findet die Anordnung der Steuerelektronik im Handgriff selbst oder in der Nähe des Handgriffes statt.

Zweckmässigerweise ist das für die Unterbrechung der Stromzuführung massgebliche Drehmoment über einen mit der Steuerelektronik in Verbindung stehenden, stufenlos ver­ stellbaren, elektrischen Widerstand einstellbar. Dieser Widerstand ist vorzugsweise mit einem ausserhalb des Gehäuses zugänglichen Stellelement veränderbar, damit die Ver­ stellung des Drehomentes von der Bedienungsperson mit wenigstens einem Finger schnell und einfach durchgeführt werden kann.

Die Steuerelektronik ist beispielsweise mit dem Betätigungsschalter verbunden, damit eine Aktivierung der Steuerelektronik erst nach einem erneuten Hochfahren des elektrischen Antriebsmotors erfolgen kann.

Um eine einheitliche Einschraubtiefe der Schrauben gewährleisten zu können, ist vorteilhafterweise die im Gehäuse gelagerte Arbeitsspindel entgegen der Eindrehrichtung gegen die Kraft einer Feder in eine Arbeitsstellung versetzbar, in der eine zwischen der Antriebswelle und der Arbeitsspindel angeordnete Kupplung die Antriebswelle und die Arbeitsspindel drehschlüssig miteinander verbindet. Diese Kupplung weist zwei mit Klauen bestückte Kupplungsteile und eine zwischen beiden Kupplungsteilen angeordnete Druckfeder auf. In der Arbeitsstellung der Arbeitsspindel ist diese Druckfeder zusammengedrückt und die Klauen beider Kupplungsteile greifen formschlüssig ineinander. In einer Ausgangsstellung der Arbeitsspindel ist die Druckfeder entlastet und zwischen beiden Kupplungsteilen ist kein Formschluss vorhanden.

Ein erstes Kupplungsteil steht in drehschlüssiger Verbindung mit der Arbeitsspindel und ein auf der Arbeitsspindel drehbar sowie axial versetzbar gelagertes, zweites Kupplungs­ teil steht in drehschlüssiger Verbindung mit der Antriebswelle. Beim Anpressen des Schraubgerätes gegen einen Untergrund erfolgt eine axiale Versetzung der sich an einer einzudrehenden Schraube abstützenden Arbeitsspindel entgegen der Eindrehrichtung gegen die Kraft der Druckfeder. Dabei gelangt die Arbeitsspindel von der Ausgangs­ stellung in die Arbeitsstellung, in der die Klauen beider Kupplungsteile drehschlüssig ineinandergreifen. Beim anschliessenden Eindrehvorgang bleibt die drehschlüssige Ver­ bindung so lange erhalten, bis ein eindrehrichtungsseitiger Endbereich der Schraubvor­ richtung auf der Oberfläche des Untergrundes zur Auflage gelangt und sich dort abstützt. Beim weiteren Eindrehvorgang ergibt sich eine Relativverschiebung der Arbeitsspindel gegenüber der Schraubvorrichtung in Eindrehrichtung bis die beiden Kupplungsteile der Kupplung ausser Eingriff gelangen.

Die gewünschte Einschraubtiefe kann beispielsweise mit Hilfe einer an dem Grundkörper der Schraubvorrichtung angeordneten Stellschraube und einem mit dieser zusammen­ wirkenden Anschlag an dem Führungskörper eingestellt werden. Anstelle der Stell­ schraube und dem Anschlag ist die Eindrehtiefe beispielsweise auch mit einer Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Schraubvorrichtung einstellbar, bei der der axiale Abstand zwischen dem Gehäuse und der Schraubvorrichtung einstellbar ist. Diese Kupplung ist verschleissarm und funktioniert nur in Verbindung mit einem Tiefenanschlag. Sie kuppelt sehr schnell und geräuschlos aus.

Als Stromquelle für den elektrischen Antriebsmotor und die Steuerelektronik kann eine externe Wechsel- oder Gleichstromquelle oder ein mit dem Schraubgerät in Verbindung stehender Wechsel- oder Gleichstrom-Batteriepack dienen. Dieser Batteriepack hat den Vorteil, dass der Freiheitsgrad gegenüber einem Schraubgerät, das mit einer externen Stromversorgung verbunden ist, grösser ist.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Schraubgerät mit einer Strom­ begrenzungseinrichtung;

Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemässes Schraubgerät mit einer mechanischen Überlastkupplung;

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung der im Schraubgerät gemäss Fig. 1 dargestellten Kupplung sowie der Antriebswelle und der Arbeitsspindel.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schraubgerät weist ein Gehäuse 1, einen seitlich vom Gehäuse 1, 31 abragenden Handgriff 2, 32, einen im Handgriff 2, 32 angeordneten Betätigungsschalter 3, 33 sowie ein in den Handgriff 2, 32 ragendes elektrisches Anschlusskabel 4, 34 auf. Der in Fig. 1 dargestellte Betätigungsschalter 3 wirkt mit einer aus dem Handgriff 2 teilweise herausragenden Schaltwippe 15 zusammen. Innerhalb des Gehäuses 1, 31 befindet sich beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor 5, 35 mit einer zentralen Antriebswelle 6, 36. Eine sich parallel zur Antriebswelle 6, 36 erstreckende Arbeitsspindel 7, 37 ist innerhalb des Gehäuses 1, 31 drehbar gelagert und steht in dreh­ schlüssiger Verbindung mit der Antriebswelle 6, 36.

An einem eindrehrichtungsseitigen Endbereich weist das Gehäuse 1, 31 einen im wesent­ lichen zylindrisch ausgebildeten Aufnahmebereich 8, 38 auf, der von mehreren, vonein­ ander beabstandeten Längsrippen 9, 39 umgeben ist. Diese Längsrippen 9, 39 erstrecken sich parallel zur Eindrehrichtung über einen Teil der Gesamtlänge dieses Aufnahme­ bereiches 8, 38. Zwischen diesen Längsrippen 9, 39 und dem eindrehrichtungsseitigen freien Ende des Aufnahmebereiches 8, 38 befindet sich eine umlaufende Vertiefung 10, 40 mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. Das eindrehrichtungsseitige, freie Ende des Aufnahmebereiches 8, 38 wird in Eindrehrichtung von einem Eindreh­ werkzeug 11, 41 überragt, das drehfest mit der Arbeitsspindel 7, 37 des Schraubgerätes zusammenwirkt.

Der Aufnahmebereich 8, 38 dient der Aufnahme und der Führung einer Schraub­ vorrichtung 18, 48, die einen Grundkörper 19, 49, einen Führungskörper 20, 50 und ein seitlich vom Führungskörper 20, 50 abragendes Magazin 21, 51 aufweist. Ein von der Eindrehrichtung abgewandter Endbereich ist mit einer Aufnahmebohrung 25, 55 ver­ sehen, die eine auf den Aufnahmebereich 8, 38 des Gehäuses 1, 31 abgestimmte Auf­ nahmegeometrie aufweist. Die Längsrippen 9, 39 des Aufnahmebereiches 8, 38 finden Aufnahme in entsprechenden Ausnehmungen in der Wandung der Aufnahmebohrung 25, 55.

In Eindrehrichtung anschliessend an die Ausnehmungen ist der Grundkörper 19, 49 mit wenigstens zwei sich senkrecht zur Eindrehrichtung erstreckenden Bohrungen 22, 52 ver­ sehen, in denen jeweils eine Kugel 24. 54, eine Druckfeder 23, 53 sowie ein Ver­ schlusselement Aufnahme finden. Die Kugel 24, 54 dient der axialen Festlegung des Grundkörpers 19, 39 an dem Aufnahmebereich 8, 38 des Gehäuses 1, 31. Ausgehend von der Aufnahmebohrung 25, 55 erstreckt sich im Grundkörper 19, 39, parallel zur Ein­ drehrichtung, eine zentrale Durchgangsbohrung, durch die das Eindrehwerkzeug 11, 41 ragt. Die federbelasteten Kugeln 24, 54 ermöglichen ein schnelles Abnehmen der Schraubvorrichtung von dem Aufnahmebereich 8, 38 des Gehäuses 1, 31.

Der Führungskörper 20, 50 ragt teilweise in den Grundkörper 19, 49 und ist gegenüber diesem entgegen der Eindrehrichtung gegen die Kraft einer Feder versetzbar. Seitlich von dem Führungskörper 19, 49 ragt ein Magazin 21, 51 mit einem nicht dargestellten Transportkanal ab. Dieser Transportkanal dient der Aufnahme und der Führung mehrerer hintereinander angeordneter Schrauben 27, 57, die zusammen mit einem, beispielsweise aus Kunststoff gebildeten, flachen Streifen 26, 56 ein Schraubenmagazin bilden.

Um eine einheitliche Einschraubtiefe der Schrauben 27, 57 gewährleisten zu können, kann die im Gehäuse 1, 31 gelagerte Arbeitsspindel 7, 37 wie in Fig. 3 dargestellt ist, parallel zur Eindrehrichtung begrenzt versetzbar angeordnet sein und mit einer Klauen aufweisenden Kupplung 28, 58 zusammenwirken, die zwischen der Arbeitsspindel 7, 37 und der Antriebswelle 6, 36 angeordnet ist. Ein erstes Kupplungsteil ist dabei drehfest mit der Arbeitsspindel 7, 37 verbunden und ein zweites im Gehäuse 1, 31 drehbar gelagertes Kupplungsteil steht in drehschlüssiger Verbindung mit der Antriebswelle. Beim Anpressen des Schraubgerätes gegen einen Untergrund erfolgt eine axiale Versetzung der sich an einer einzudrehenden Schraube 27, 57 abstützenden Arbeitsspindel 7, 37 entgegen der Eindrehrichtung gegen die Kraft einer Feder. Dabei gelangt die Arbeitsspindel 7, 37 in eine Arbeitsstellung, in der die Klauen beider Kupplungsteile drehschlüssig ineinander­ greifen. Beim anschliessenden Eindrehvorgang bleibt die drehschlüssige Verbindung so lange erhalten, bis ein eindrehrichtungsseitiger Endbereich der Schraubvorrichtung auf der Oberfläche des Untergrundes zur Auflage gelangt. Beim weiteren Eindrehvorgang ergibt sich eine Relativverschiebung der Arbeitsspindel 7, 37 gegenüber der Schraub­ vorrichtung 19, 49 in Eindrehrichtung bis die beiden Kupplungsteile der Kupplung 28, 58 ausser Eingriff gelangen.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, kann die gewünschte Einschraubtiefe mit Hilfe einer an dem Grundkörper 19 angeordneten Stellschraube 29 und einem mit dieser zusammen­ wirkenden Anschlag 30 an dem Führungskörper 20, 50 eingestellt werden. Anstelle der Stellschraube 29 und dem Anschlag 30 ist die Eindrehtiefe beispielsweise auch mit einer Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Schraubvorrichtung einstellbar, bei der der axiale Abstand zwischen dem Gehäuse und der Schraubvorrichtung einstellbar ist.

Das Schraubgerät, das in Fig. 1 dargestellt ist, weist eine Drehmomentabschalteinrichtung in Form einer Steuerelektronik 12 auf, mit deren Hilfe der von dem elektrischen Antriebs­ motor aufgenommene Strom begrenzt wird. Das für die Unterbrechung der Strom­ zuführung massgebliche Drehmoment ist über einen mit der Steuerelektronik 12 in Ver­ bindung stehenden, stufenlos einstellbaren Wiederstand einstellbar. Dieser Widerstand wirkt mit einem Stellelement 13 zusammen, das im Bereich des Handgriffes 2 angeordnet ist. Über eine elektrische Verbindungsleitung 14 steht die Steuerelektronik 12 in Ver­ bindung mit dem elektrischen Antriebsmotor 5. Wenn die Steuerelektronik 12 beispiels­ weise mit dem Betätigungsschalter aktivierbar ist, steht die Steuerelektronik über die elektrischen Verbindungsleitungen 16, 17 mit dem Betätigungsschalter 3 und dem elektrischen Antriebsmotor 5 in Verbindung.

Claims (8)

1. Schraubgerät mit einer abnehmbaren, der Aufnahme magazinierter Schrauben (27, 57) dienenden Schraubvorrichtung (18, 48), einem Gehäuse (1, 31), einem Handgriff (2, 32), einem Betätigungsschalter (3, 33), einem Antriebsmotor (5, 35) mit einer Antriebswelle (6, 36), einer in dem Gehäuse (1, 31) gelagerten und mit der Antriebswelle (6, 36) zusammenwirkenden Arbeitsspindel (7, 37) sowie einem mit der Arbeitsspindel (7, 37) in Verbindung stehenden Eindrehwerkzeug (11, 41), dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspindel (7, 37) mit einer einstellbaren Drehmomentabschalteinrichtung zusammenwirkt.

2. Schraubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh­ momentabschalteinrichtung von einer zwischen der Antriebsspindel (6, 36) und dem Eindrehwerkzeug (11, 41) angeordneten, mechanischen Überlastkupplung gebildet ist

3. Schraubgerät nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment­ abschalteinrichtung von einer Steuerelektronik (12) gebildet ist, die bei Erreichen eines bestimmten einstellbaren Drehomentes die Stromzuführung unterbricht.

4. Schraubgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer­ elektronik (12) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.

5. Schraubgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Unterbrechung der Stromzuführung massgebliche Drehmoment über einen mit der Steuerelektronik (12) in Verbindung stehenden stufenlos verstellbaren elektrischen Widerstand einstellbar ist.

6. Schraubgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem elektrischen Widerstand in Verbindung stehendes Stellelement (13) ausserhalb des Gehäuses (1) betätigbar ist.

7. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) mit dem Betätigungsschalter (3) aktivierbar ist.

8. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspindel (7, 37) entgegen der Eindrehrichtung gegen die Kraft einer Feder in eine Arbeitsstellung versetzbar ist, in der eine zwischen der Antriebswelle (36) und der Arbeitsspindel (7, 37) angeordnete Kupplung (28, 58) die Antriebs­ welle (6, 36) und die Arbeitsspindel (7, 37) drehschlüssig miteinander verbindet.