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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Magazinschrauber mit Schraubenmagazin,
bestehend aus einem Handschrauber mit motorischem Antrieb, an den
ein Schraubendreher gekoppelt ist und einem Schraubenführungskanal,
an dem der Schraubendreher drehbar gelagert ist und in dessen Auslass wenigstens
eine Zentrierfeder eine Schraube zentriert und am Herausfallen hindert
und der Schraubendreher koaxial hinein schiebbar ist und auf dessen
Eingang das Schraubenmagazin aufgesetzt ist.
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Schrauben
sind auf aktuellem Stand der Technik in den vielfältigsten
Formen und Ausführungen wohl eines der am häufigsten
benutzten Verbindungselemente. Schon sehr lange bekannt sind Schrauben
mit einem gleichmäßigen, spiralförmigen Außengewinde,
das in ein dazu komplementäres Innengewinde hineingedreht
wird. Bekannt sind auch sogenannte „selbstschneidende” Schrauben,
deren Gewindegänge scharfkantig geformt sind und deren Durchmesser
an der Spitze sehr klein ist und über den Schaft hinweg
zunimmt. Diese Schrauben werden in dauerhaft verformbare Materialien
eingedreht – entweder in eine relativ kleine Bohrung oder
mit einer scharfen Spitze ganz ohne eine Vorbohrung. Durch die Verformbarkeit
des Materials sind die von der Schraube gegrabenen, zu ihren Gewindegängen komplementären
Innengewinde dauerhaft stabil und belastbar.
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Ein
Vorteil von Schrauben ist, dass sie sehr große Zugkräfte,
die auf dem Schraubenkopf einwirken, über ihren Schaft
an das Material weitergeben, in welches sie hineingeschraubt sind.
Der Nachteil ist, dass das Eindrehen der Schraube ein relativ lang andauernder
Prozess ist, der fast immer zahlreiche Umdrehungen erfordert.
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Zwar
benötigt eine Schraube auf absolut unelastischem Material
mit einer perfekten Formgebung von Gewindegang und dessen Gegenstück
theoretisch nur einen einzigen Gewindegang, um ihre maximale Tragfähigkeit
zu erreichen, aber in der Praxis sind die Toleranzen hoch und die
Materialien sowohl von der Schraube als auch vom Gegenstück mehr
oder weniger elastisch. Durch die Toleranzen im Gewindegang und
durch die Elastizität des Gegenstückes verteilen
sich die Angriffspunkte und Angriffsflächen für
die auf die Schraube einwirkenden Kräfte in der Praxis
doch auf mehrere Gewindegänge.
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Auf
aktuellem Stand der Technik sind anstelle von manuell bewegten Schraubendrehern
auch motorisch angetriebene Schraubendreher in sehr zahlreichen
Varianten und Größen bekannt. Sie beschleunigen
das Hineindrehen der Schrauben gegenüber der manuellen
Methode erheblich.
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Eine
im Verhältnis dazu recht lange Zeit verstreicht für
das manuelle Aufnehmen einer Schraube, das Ansetzen auf dem zu verschraubenden
Gegenstand und das Ansetzen des Schraubers auf dem Kopf der Schraube.
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Um
diese Zeit zu verkürzen, sind Magazine bekannt, die mehrere
Schrauben aufnehmen und auf die Schrauber aufgesetzt oder darin
integriert werden. Dazu zählen Magazine, in denen mehrere Schrauben
linear hintereinander aufgereiht sind und unter dem Druck einer
Feder an den Ausgang des Magazins geschoben werden, wo sie von der
Schneide des Schraubendrehers erfasst und dann eingedreht werden.
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Der
Nachteil dieser Magazine ist, dass sie in aufwändiger Handarbeit
befüllt werden müssen und dass sie in unmittelbarer
Nähe des Schraubvorganges angeordnet werden müssen,
wodurch die Anwendung in räumlich begrenzten Konfigurationen ausgeschlossen
wird und beim Aufsetzen des Schraubers das Magazin dem Nutzer den
Blick auf die Stelle versperren kann, an welche die Schraube zu
setzten ist.
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Diese
Nachteile will der aus der Patentschrift
DE 1 161 818 , Josef Knoll, bekannte
Handschraubenzieher vermeiden. Dabei dreht ein Elektromotor eine
Schraubendreherklinge, die in eine Hülse hineinragt, welche
auf den zu verschraubenden Gegenstand aufgesetzt wird. Koaxial um
den Schraubendreher herum ist eine Wanne aufgebaut, die durch einen
Vibrator in andauernde Schwingungen versetzt werden. In der Wanne
werden die Schrauben gelagert und durch die Vibrationen zum Auslass
der Wanne befördert. Dort lässt eine an die Silhouette
der jeweiligen Schrauben angepasste Kulisse nur lagerichtig eintreffende
Schrauben durch, sodass sie mit ihrem Kopf in eine Führungsschiene
eintreten können. In dieser Schiene gleiten sie in einem
Bogen bis zu der Hülse, in die sie seitlich eintreten und
von einer Feder daran gehindert werden, aus dem Auslass der Hülse
wieder heraus zu fallen.
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Nach
dem Aufsetzen der Hülse auf den zu verschraubenden Punkt
wird der Schraubendreher auf die an der Spitze der Hülse
wartende Schraube abgesenkt und dreht sie in den Gegenstand hinein. Nach
dem Zurückziehen des Schraubendrehers rutscht die nächste
Schraube aus dem Profil in die Spitze der Hülse und wartet
dort auf den nächsten Verschraubungsvorgang.
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Ein
Nachteil dieser Schraubenförderung ist die stetige Vibration
der gesamten Einheit, die das genaue Aufsetzten beeinträchtigt
und die Hand des Nutzers unnötig strapaziert. Weitere Nachteile
sind Ge wicht und Energieverbrauch des Vibrators. Weitere Einschränkungen
ergeben sich daraus, dass die Schrauben seitlich in die Spitze der
Hülse eingeführt werden müssen, weshalb
das Profil zur Führung der Schraubenköpfe senkrecht
aus der Spitze der Hülse austritt. Zwar wird das Profil
schon in der Nähe der Hülse kurvenförmig
gebogen, sodass es danach vom zu verschraubenden Gegenstand entfernt
verläuft; aber es verbleibt der Nachteil, dass durch die
seitlich an der Hülse herausragende Führungsschiene
der Schrauber in Ecken, die durch drei Flächen begrenzt sind,
nicht anwendbar ist.
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Der
gravierendste Nachteil ist jedoch der hohe Aufwand für
den Vibrator und seinen Antrieb. Er dürfte in erster Annäherung
etwa so groß sein, wie für die übrigen
Komponenten des Schraubers, sodass seine Kosten im Vergleich zu
einem motorischen Schrauber ohne Magazin und Schraubenführung
nahezu verdoppelt sind.
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Auf
diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt,
einen Magazinschrauber zur Einhandanwendung zu entwickeln, der nur
einen sehr geringen Aufpreis für das Schraubermagazin und
die Zuführung der Schrauben zur Schraubklinge erfordert,
der trotzdem eine Nutzung des Magazinschraubers in Ecken und Winkeln
ermöglicht und ohne zusätzliche Antriebseinheit
arbeiten kann.
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Als
Lösung präsentiert die Erfindung, dass das Schraubenmagazin
wenigstens eine Scheibe ist, die auf dem Schraubenführungskanal
drehbar gelagert ist und in die auf wenigstens einem zur Drehachse
konzentrischen Kreis mehrere Aufnahmen für je eine Schraube
eingebracht sind, die zur Entleerung jeweils eine, dem Eingang zugewandte Öffnung
aufweisen, die durch eine am Schraubenführungskanal befestigte
Blende verschlossen ist, die nur im Bereich des Einganges einen
Durchlass aufweist und eine Linearführung auf dem Handschrauberkopf
montiert ist, in der ein Führungsprofil linear verschiebbar
ist, das parallel zum Schraubendreher ausgerichtet ist und das am
Schraubenführungskanal befestigt ist und eine Druckfeder
den Schraubenführungskanal vom Handschrauber weg drückt.
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Zu
den kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung zählt also
ein rotationssymmetrisches Schraubenmagazin, das auf nur einer Achse
drehbar gelagert ist. Ein einziges Drehlager ist erheblich kostengünstiger
als die Lagerung von linear bewegten Elementen und mit sehr viel
weniger Aufwand ist eine erheblich reibungsärmere Lagerung
erreichbar oder – auf Wunsch – eine Reibungsbremse
andrückbar, wenn das Magazin in bestimmten Positionen stehen bleiben
soll.
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Eine
Besonderheit der Erfindung ist die Kombination eines scheibenförmigen
Magazins mit einem Schraubenführungskanal. Gegenüber
anderen Handschraubern, bei denen das Magazin in unmittelbarer Nähe
des Verschraubungsortes angeordnet ist, bietet der Schraubenführungskanal
den Vorteil, dass das Volumen des Schraubenmagazins von dem Verschraubungsort
getrennt angeordnet werden kann. Ein weiterer Vorteil des Schraubenführungskanals ist,
dass er prinzipbedingt in einem spitzen Winkel auf die Achse des
Schraubendrehers trifft, wodurch der erfindungsgemäße
Magazinschrauber auch in räumlich beengten Situationen
einsetzbar ist.
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Ein
weiterer Vorzug der spitzwinkligen Einmündung des Schraubenkanals
in die Bewegungsrichtung des Schraubendrehers beim Andrücken vom
Handschrauber an den Schraubenführungskanal ist, dass die
Schraube sicher und zuverlässig in die Zentrierfeder im
Auslass des Schraubenführungskanals hineingedrückt
wird, sodass die Längsachse der Schraube stets mit der
Längsachse des Schraubendrehers fluchtet. Nur unter dieser
Bedingung ist eine einwand freie Verschraubung möglich: Nur
dann finden Gewindeschrauben den Eingang in das komplementäre
Innengewinde des Gegenstückes. Nur dann werden selbstschneidende
Schrauben in der gewünschten Richtung in den Gegenstand hineingedreht.
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Jede
Aufnahme des Schraubenmagazins enthält jeweils nur eine
Schraube, wodurch sichergestellt ist, dass beim Weiterdrehen des
Schraubenmagazins um eine einzige Aufnahme auch nur eine einzige
Schrauben in den Schraubenführungskanal hineinfällt.
Dadurch kann der erfindungsgemäße Magazinschrauber
so betrieben werden, dass sich am Auslass des Schraubenführungskanals
jeweils nur eine einzige Schraube befindet, die dann mit Sicherheit
vom Schraubendreher in die Zentrierfeder gedrückt wird,
dort zentriert wird und dann mit ihrem Schlitz oder ihren Schlitzen
auf die Klinge des Schraubedrehers aufrastet, sodass eine einwandfreie Übertragung
des Drehmomentes und eine korrekte Ausrichtung der Schraube gewährleistet
ist.
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Prinzipiell
ist es auch möglich, aus dem Schraubenmagazin mehrere Schrauben
in den Schraubenführungskanal fallen zu lassen. Das ist
jedoch nur dann sinnvoll, wenn der Abstand zwischen dem Auslass
des Schraubenführungskanals und der Öffnung, durch
welche der Schraubendreher in den Schraubenführungskanal
eintritt, kleiner ist, als die doppelte Länge einer Schraube.
Andernfalls trifft der Schraubendreher bei seinem Eintritt in den
Schraubenführungskanal auf den Kopf der zweiten Schrauben,
die nicht in der Zentrierfeder am Auslass zentriert ist, sondern
die auf dem Kopf der ersten, in der Zentrierfeder fixierten Schraube
aufstößt. Selbst wenn der Schraubendreher mit
seiner Klinge in den Schlitz der zweiten Schraube einrasten sollte,
so wird dadurch die erste, in der Zentrierfeder am Aus lass fixierte
Schraube nicht in Drehung versetzt, der Magazinschrauber wäre
also nicht funktionstüchtig.
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Der
Schraubenführungskanal kann also nur dann mit mehreren
Schrauben befüllt werden, wenn die doppelte Länge
einer Schraube größer ist als der Abstand zwischen
dem Auslass und der Eintrittsöffnung für den Schraubendreher
in den Schraubenführungskanal.
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In
einer sinnvollen Ausführungsform sind alle Aufnahmen für
die Schrauben in mehreren, zueinander konzentrischen Kreisen auf
einer einzigen Scheibe angeordnet. Von jedem der konzentrischen
Kreise kann eine einzige Aufnahme mit dem Eingang des Schraubenfährungskanals
verbunden werden. Um zu verhindern, dass beim Weiterdrehen der Scheibe aus
allen Kreisen jeweils eine Schraube herausfällt kann ein
Schieber eingebaut werden. Er weist nur einen einzigen Durchlass
für eine einzige Schraube auf und ist radial zur Scheibe
verschiebbar ist, so dass stets nur eine einzige Schraube in den
Eingang des Schraubenfährungskanals fällt, wenn
die Scheibe weitergedreht wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform sind alle Aufnahmen
für die Schrauben auf mehreren, zueinander konzentrischen
Scheiben angeordnet. Jede Scheibe ist an einer Stelle ihres Umfangs
mit dem Eingang des Schraubenfährungskanals verbunden. Durch
eine Arretierung ist sie gegen Verschwenkung und durch eine Reibfläche
oder ein Kupplungsstück mit wenigstens einer benachbarten
Scheibe verbindbar.
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Wenn
alle Aufnahmen auf allen Scheiben mit Schrauben befüllt
sind, wird Sinnvollerweise zuerst die Arretierung der äußersten
Scheibe gelöst, weil sie von außen her am besten
zu erreichen ist. Diese Scheibe wird dann schrittweise entleert,
derweil die anderen noch arretiert sind. Wenn die nächste
Scheibe entleert werden soll, wird ihre Arretierung gelöst und
eine Verbindung zur äußeren Scheibe hergestellt,
z. B. durch Einstecken oder Ausklappen eines Stiftes oder Kupplungselementes.
Dann nimmt die äußere Scheibe die innere beim
Weiterdrehen mit. Auf diese Weise können weitere, konzentrische Scheiben
angekuppelt werden.
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Ein
prinzipieller Vorteil der erfindungsgemäßen Schraubenzuführung
ist, dass sie trotz ihres einfachen Aufbaus in nahezu allen Richtungen
einsetzbar ist, also nicht nur Schrauben in horizontaler Richtung
eindrehen kann, sondern auch in jeder anderen.
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Zur
Förderung der Schrauben innerhalb des erfindungsgemäßen
Magazinschraubers dient ausschließlich die Schwerkraft,
wodurch die Einrichtung einfach aufgebaut werden kann, und daher
kostengünstig ist, eine lange Lebensdauer hat und nur einem
geringem Verschleiß unterliegt. Die einzige Einschränkung,
die sich daraus ergibt, ist dass während der Förderung
einer Schraube stets der Eingang des Schraubenführungskanals
höher angeordnet sein muss als dessen Austritt. Das ist
zwangsläufig dann der Fall, wenn der Handschrauber pistolenartig
konfiguriert ist und das Schraubenmagazin oberhalb des Schraubendrehers
angeordnet ist. Und mit einer solchen Anordnung eine horizontal
ausgerichtete Schraube eingedreht wird.
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Aber
auch wenn räumliche Begrenzungen erfordern, dass der Magazinschrauber
während des Eindrehens der Schraube so verschwenkt werden muss,
dass der Einlass des Schraubenführungskanals auf gleicher
Höhe wie der Auslass steht oder sogar tiefer ist, ist dennoch
ein Betrieb möglicht, in dem im ersten Schritt der Magazinschrauber so
ausgerichtet wird, dass eine Schraube aus dem Schraubenmagazin heraus
nach unten in den Schraubenführungskanal bis zu dessen
Auslass fällt kann und dort durch einen begrenzten Vorschub
des Schraubendrehers in den Schraubenführungskanal hinein mit
ihrer Spitze in die Zentrierfeder am Auslass gedrückt wird
und mit ihrem Kopf auf die Klinge des Schraubendrehers aufrastet.
Dadurch ist die Schraube zwischen der Zentrierfeder und der Klinge
fixiert, sodass der gesamte Magazinschrauber in die zum Einbringen
der Schraube erforderliche Position geschwenkt und die Schraube
eingedreht werden kann.
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Damit
während dieser Verschwenkung die Fixierung der Schraube
erhalten bleibt, ist es eine sinnvolle Zusatzausstattung, dass der
dafür erforderliche Abstand zwischen Schraubenführungskanal und
Handschrauber durch eine Feststellvorrichtung blockiert werden kann.
Diese Feststellvorrichtung wird erst nach dem erfolgreichen Zentrieren
und Aufsetzen des Magazinschraubers auf den Einschraubepunkt der
Schraube gelöst, sodass die Schraube ungehindert hineingedreht
werden kann.
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Die
Befüllung des Schraubenmagazins ist in vielen Ausführungsformen
möglich und denkbar. Eine sehr einfache Variante ist, dass
jede Aufnahme auf der dem Eingang des Schraubenführungskanals gegenüberliegenden
Seite zur Befüllung offen ist. Jeder Aufnahme hat also
zwei Öffnungen, nämlich eine durch welche die
Schraube austritt und in den Eingang des Schraubenführungskanals
eintritt sowie – zur Befüllung – die Öffnung
auf der anderen Seite. In dieser sehr einfachen Variante kann in
jede Aufnahme von oben eine Schraube eingesetzt werden, z. B. Stück
für Stück manuell oder mit einer Einfüllvorrichtung.
Der entscheidende Nachteil ist jedoch, dass z. B. bei einer Verschwenkung
des Magazinschraubers die Schrauben wieder aus dem Schraubenmagazin herausfallen.
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Deshalb
schlägt die Erfindung als Ausführungsvariante
vor, dass eine am Schraubenführungskanal befestigte Abdeckung
aller Aufnahmen mit einer einzigen Ausnahme auf der dem Eingang
abgewandten Seite verschließt. Die Abdeckung hält
die Schrauben auch dann zurück, wenn der Magazinschrauber
transportiert wird oder das Schraubenmagazin während der
Montage nach unten weisen muss.
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Eine
Abdeckung der Aufnahme oberhalb des Einlasses vom Schraubenführungskanal
ist nicht erforderlich, da in dieser Position keine Schraube verweilt,
sondern sofort durch den Schraubenführungskanal hindurch
bis zum Auslass fällt. Es ist also sinnvoll, das Schraubenmagazin
erst direkt vor dem Verschrauben in diese Position zu bringen.
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Wenn
diese Abdeckung um eine Aufnahme weiter verschwenkbar ist, so kann
eine damit frei gewordene weitere Öffnung zum Befüllen
des gesamten Schraubenmagazins genutzt werden, indem nach dem Einbringen
jeder Schraube das Schraubenmagazin um eine Aufnahme weiter gedreht
wird.
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Die
Erfindung schlägt als Hilfswerkzeug ein V-förmiges
Profil vor, das auf die Abdeckung oberhalb der einzigen, nicht von
der Abdeckung abgedeckten Aufnahme endet. Wenn dieses Profil mit Schrauben
befüllt ist und mit einem solchen Neigungswinkel ausgerichtet
ist, dass die Schrauben selbsttätig durch ihr Gewicht nachrutschen,
so wird am Ende des Profils durch Weiterdrehen des Schraubenmagazins
jeweils eine neue Schraube entnommen, in einer Aufnahme ab gesetzt
und die nächste, nachrückende Schraube in die
nächste nachrückende Aufnahme eingeführt.
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Um
ein möglichst widerstandsarmes Nachrücken der
Schrauben zu ermöglichen, schlägt die Erfindung
vor, dass das V-förmige Profil nur so weit gespreizt ist,
dass die darin befindlichen Schrauben mit ihrem Kopf jeweils die
beiden Schenkel des V berühren, aber der Schaft der Schrauben
oberhalb des Verbindungspunktes der beiden Schenkel endet. In dieser
Konfiguration berühren die Schrauben das Profil nur mit
zwei Kanten ihres Kopfes und mit einem Punkt ihres Schaftes, sodass
sie den denkbar geringsten Widerstand innerhalb des Profils haben.
Der entscheidende Vorteil dieser Konfiguration ist, dass sich die
Schrauben alle in die gleiche Richtung orientieren, nämlich
mit nach oben weisendem Kopf und mit nach unten hängendem
Schaft.
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Wenn
für eine gegebene Schraube die Spreizung des Profils so
groß ist, dass der Schaft im Berührungspunkt der
beiden Schenkel des Profils aufstößt, so kippt
die Schraube aus einer vertikalen Position heraus in eine nicht
vorhersagbare, andere Position, wodurch auch ihr Verhalten beim
Hineingleiten in das Schraubenmagazin nicht mehr vorhersagbar ist.
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Wenn
der Spreizungswinkel des V-förmigen Profils so eng ist,
dass sich das Ende des Schraubenschafts in großer Entfernung
vom Verbindungspunkt der beiden Schenkel befindet, können
sich die Köpfe benachbarter Schrauben überlappen
und dadurch im Profil miteinander verhaken, sodass der Fluss der
Schrauben im Profil gestört wird. Deshalb schlägt
die Erfindung vor, dass die Spreizung des V-förmigen Profils
einstellbar ist.
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Eine
weitere, sinnvolle Variante ist, dass die Abdeckung über
den Aufnahmen des Schraubenmagazins transparent ist. Dadurch wird
eine Kontrolle des Füllstandes der Aufnahmen ermöglicht.
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In
einer anderen, interessanten Variante ist das Schraubenmagazin vom
Magazinschrauber lösbar. Dann ist eine Befüllung
außerhalb des Gerätes möglich. Denkbar
ist es auch, bereits befüllte Magazine zu vertreiben, die
der Anwender dann nur noch auf den Magazinschrauber aufsetzt.
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Für
das schrittweise Weiterdrehen des Schraubenmagazins zwecks Förderung
einer neuen Schraube gibt es zahlreiche Varianten. Die einfachste
ist, dass die Stirnkante des Schraubenmagazins mit einer Riffelung,
mit Griffmulden oder mit Zähnen versehen wird, die für
ein manuelles Weiterdrehen hilfreich sind.
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Für
ein möglichst widerstandsarmes Hineingleiten der Schrauben
in die Aufnahmen des Schraubenmagazins ist es sinnvoll, dass die
Aufnahmen auf der dem Eingang gegenüberliegenden Seite
trichterförmig erweitert sind und in so geringem Abstand
zueinander angeordnet sind, dass ihre Trichter zum Teil ineinander übergehen.
Dadurch wird ausgeschlossen, dass die aus dem V-förmigen
Profil auf das Schraubenmagazin austretenden Schrauben den Weg in
eine Aufnahme hinein verfehlen.
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Um
ein allzu schnelles Nachrutschen einer zweiten Schraube in eine
bereits befüllte Aufnahme auszuschließen, ist
es sinnvoll, das V-förmige Profil in einer nach unten gerichteten
Kurve auslaufen zu lassen. Dadurch blockiert eine jede Schraube,
die bereits mit ihrem Schaft den Weg in eine Aufnahme gefunden hat,
diese Aufnahme für eine weitere Schraube und lenkt sie
in die nächste Aufnahme ab.
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Als
Alternative zu einem manuellen Weiterdrehen schlägt die
Erfindung eine automatische Weiterdrehung des Schraubenmagazins
um jeweils eine Einheit mit jeder verarbeiteten Schraube vor. Ein
dafür geeigneter, mechanischer Antrieb des Schraubenmagazins
ist eine Stößelstange, die mit jedem Schraubvorgang
in eine Verzahnung auf dem Schraubenmagazin eingereift und es um
jeweils eine Aufnahme weiter verdreht.
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Diese
Stößelstange sollte auf der Linearführung
oder direkt auf dem Handschraubkopf mit ihrem ersten Ende gelenkig
befestigt sein. Mit dem zweiten Ende greift sie unter dem Druck
einer Feder hinter einen Zahn einer Verzahnung, die auf der Stirnkante des
Schraubenmagazins angeordnet ist. Dazu ist die Stößelstange
Sinnvollerweise etwa tangential zur Verzahnung ausgerichtet. Beim
Zusammenschieben von Handschrauber und Schraubenführungskanal drückt
die Stößelstange auf die Flanke eines Zahns und
dreht dadurch das Schraubenmagazin um eine Aufnahme weiter, sodass
eine in der Aufnahme gelagerte Schraube durch den Eingang in den
Schraubenführungskanal fällt.
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In
einer weiter verfeinerten Ausführungsform wird die Stößelstange
durch eine Kulisse geführt, die dafür sorgt, dass
die Stößelstange unabhängig von einem
womöglich größeren Hub der Schraubbewegung
das Schraubenmagazin nur um jeweils exakt eine Aufnahme weiter bewegt.
Dafür ist nahe dem in die Verzahnung eingreifenden Ende
der Stößelstange ein Zapfen befestigt, der in
eine Kulisse hineinragt. Diese Kulisse führt den Zapfen
so lange in Richtung auf die Verzahnung, bis das Schraubenmagazin um
exakt eine Aufnahme weitergedreht ist. Falls sich nach Abschluss
dieser Drehung der Handschrauber noch weiter in Richtung auf den
Schraubenführungs kanal bewegen sollte, führt die
Kulisse das freie Ende der Stößelstange aus der
Verzahnung heraus.
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In
einer weiter optimierten Variante wird die Kulisse um einen zweiten
Weg für den Rückweg ergänzt, der das
erneute Eindringen der Stößelstange in den Flugkreis
der Verzahnung vermeidet. Um den Zapfen auf dem Rückweg
auch in diese „Umleitung” um die Verzahnung herum
zu führen, ist am Ende des ursprünglichen „Arbeitsweges” eine
Weiche eingebaut, die den rückwärts gleitenden
Zapfen an der Verzahnung vorbei führt.
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Selbstschneidende
Schrauben können oft in einem nahezu beliebigen Winkel
abweichend von einer Senkrechten zur Fläche des Gegenstandes
eingeschraubt werden. Nachteilig ist, dass dann der Kopf der Schraube
nicht mehr mit der Oberfläche fluchtet. Um dies zu vermeiden,
ist es hilfreich, eine Aufsetzfläche am Auslass vorzusehen,
die senkrecht zum Schaft der Schraube und parallel zur Oberfläche des
zu verschraubenden Gegenstandes ausgerichtet ist. Falls diese Aufsetzfläche
bei räumlich beengten Gegebenheiten hinderlich sein sollte,
könnte sie abgeklappt oder weggeschwenkt werden.
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Ein
erfindungsgemäßer Magazinschrauber kann mit einem
beliebigen Antrieb für den Schraubendreher versehen werden.
Auf aktuellem Stand der Antriebstechnik wird in der Praxis meist
ein Elektromotor bevorzugt. Ein hydraulischer oder pneumatischer
Antrieb ist jedoch ebenso möglich, insbesondere dann, wenn
ein geeignetes Versorgungsnetz vorhanden und nutzbar ist.
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Als
eine besonders kostengünstigen Ausführung ist
sogar ein manueller Antrieb, z. B. durch eine Kurbel denkbar, allerdings
wohl nur mit beidhändigem Betrieb.
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Wie
erwähnt, kann ein erfindungsgemäßer Magazinschrauber
selbstschneidende Schrauben oder Gewindeschrauben eindrehen. Denkbar
ist es auch, dass er Dübel mit bereits zum Teil eingedrehter Schraube
in einem ersten Schritt einpresst und in einem zweiten Schritt die
Schraube vollends in den Dübel hineindreht.
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Ein
erfindungsgemäßer Magazinschrauber kann als eine
vollständige Einheit produziert werden, bei der die Linearführung
bereits bei der Konstruktion in den Handschraubekopf integriert
worden ist und bei der die Formgebung von Schraubenführungskanal
und Schraubenmagazin ganz exakt darauf abgestimmt ist.
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Ebenso
möglich und sinnvoll ist es jedoch auch, die Linearführung,
den Schraubenführungskanal und das Schraubenmagazin als
eine Baugruppe zur Nachrüstung eines Handschraubers zu
konfigurieren. In diesem Fall muss die Linearführung mit
einer möglichst universellen Befestigung auf dem Handschrauberkopf
fixiert werden. Eine sinnvolle Variante dafür ist, dass
der aufliegende Teil der Linearführung komplementär
zum Handschrauber geformt ist und mit einem Spannband, das um den
Handschrauberkopf herumgeführt wird, befestigt wird.
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Für
einen universellen Adapter ist es auch sinnvoll, dass die Linearführung
eine etwa waagerechte Auflagefläche hat und durch Formstücke
ergänzt wird, die auf ihrer Außenseite eine Einkerbung zur
Aufnahme des Spannbandes aufweisen und die auf ihrer zum Handschrauber
weisenden Seite komplementär zu dessen äußerer
Silhouette geformt sind.
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In
den typischen Anwendungen enthält das Schraubenmagazin
nur einen Typ von gleichen Schrauben. Es ist jedoch auch denkbar,
dass im Schraubenmagazin verschiedene Schrauben in einer genau festgelegten
Reihenfolge gelagert sind, die dann auch in dieser Reihenfolge verarbeitet
werden.
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Eine
andere Anwendungsmöglichkeit sind Dübel, in die
Schrauben bereits soweit hineingedreht sind, dass sich der Dübel
noch nicht auseinandergespreizt hat, also noch seinen ursprünglichen
Durchmesser aufweist. Durch die Linearbewegung des Handschraubers
gegenüber dem Schraubenführungskanal kann der
Dübel in eine vorbereitete Bohrung eingepresst werden.
Sobald er vollständig in diese Bohrung hineingeschoben
worden ist, kann der motorische Antrieb des Magazinschraubers in
Drehung versetzt werden und dreht dadurch die Schraube bis zum Anschlag
an den zu befestigenden Gegenstand in den Dübel hinein.
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Zu
beachten ist, dass dieses Verfahren nur dann anwendbar ist, wenn
der Kopf der Schraube radial über den Dübel hinausragt
und die Schraube mitsamt dem Dübel durch die Öffnung
des zu befestigenden Gegenstandes hindurchgeschoben werden kann.
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Im
Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
anhand eines Beispiels näher erläutert werden.
Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern
nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1:
Magazinschrauber mit Längsschnitt durch Schraubenführungskanal
und Schraubenmagazin
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Magazinschrauber gezeichnet,
bei dem der Schraubenführungskanal 4 und das Schraubenmagazin 2 der
Länge nach geschnitten dargestellt ist. Der Schnitt ist durch
die Drehachse 21 des Schraubenmagazins 2 gelegt,
sodass von den zahlreichen, auf einem Kreis um die Drehachse verteilten
Aufnahmen in diesem Schnitt nur 2 Stück sichtbar sind.
Die rechts dargestellte Aufnahme 22 enthält eine
Schraube, die links dargestellte Aufnahme 22 befindet sich über
dem Eingang 42 des Schraubenführungskanals 4.
Dargestellt ist, wie eine Schraube gerade diese Aufnahme 22 verlässt
und in den trichterförmig aufgeweiteten Eingang 42 des
Schraubenführungskanals 4 eintritt. Innerhalb
des Schraubenführungskanals 4 sind gestrichelt
zwei weitere Positionen einer Schraube auf ihrem Weg vom Eingang 42 zum
Auslass 41 dargestellt.
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Im
Auslass 41 befindet sich eine Schraube zwischen den beiden
Zentrierfedern 9, die in diesem Ausführungsbeispiel
von außen über kleine Stifte etwas auf die Schraube
drücken und sie dadurch in Bezug auf den Auslass 41 des
Schraubenführungskanals 4 zentrieren und auch
dort festhalten. Da sich die beiden Zentrierstifte auch in ihrer
Ruheposition nicht gegenseitig berühren, sondern ein gewisser
Abstand dazwischen verbleibt und die Stirnfläche beider Zentrierstifte
keilartig ansteigt, kann eine Schraube dank der Beschleunigung auf
ihrem Weg durch den Schraubenführungskanal 4 so
viel kinetische Energie mitbringen, dass sie zwischen die beiden
Zentrierstifte fährt und sich dort einklemmt.
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Sollte
die kinetische Energie der Schraube dafür jedoch nicht
ausreichen, bleibt sie kurz vor dem Auslass 41 liegen,
dort, wo der Schraubenführungskanal 4 deckungsgleich
mit dem Weg des Schraubendrehers 3 verläuft. Wenn
nun der Schraubendreher 3 auf eine dort liegende Schraube
geschoben wird, trifft er auf ihren Kopf und schiebt dadurch die gesamte
Schraube weiter, bis sie auf die zum Schraubendreher 3 geneigten
Stirnflächen der Zentrierstifte trifft. Über diese
Flächen werden die Zentrierstifte gegen die Kraft der beiden
Zentrierfedern 9 auseinandergedrückt und die Schraube
schiebt sich in die Mitte zwischen die beiden Stifte, so dass sie
im Auslass 41 zentriert ist. Dadurch wird sie auch vor
einem unkontrollierten Herausfallen bewahrt.
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In 1 ist
gut ersichtlich, dass die Schraube so weit zwischen die beiden Zentrierstifte
geschoben werden kann, bis ihr Kopf daran anliegt. Dann ragt ihr
Schaft aus dem Auslass 41 etwas heraus, sodass ein exaktes
Aufsetzen der Schraube an den gewünschten Ort möglich
ist.
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Spätestens
jetzt rastet die Klinge des Schraubendrehers 3 in den – hier
nicht eingezeichneten – Schlitz der Schraube ein und dreht
diese, wodurch sie sich entweder selbst ihr Gewinde gräbt oder
in ein Innengewinde eingreift. Dabei bewegt sich der Schraubendreher 3 weiter
linear durch die an den unteren Teil des Schraubenführungskanal 4 angeformte
Schraubendreherführung 43 mit einem – schwarz
gekennzeichneten – Gleitlager für den Schraubendreher 3.
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Bei
dieser Bewegung verhindert die Linearführung 5,
dass sich der Schraubenführungskanal 4 mitsamt
dem darauf befestigten Schraubenmagazin 2 gegenüber
dem Handschrauber 1 verdreht. Dafür ist die – in
diesem Beispiel etwa blockförmige – Linearführung
mit einem Spannband auf dem Handschrauberkopf 11 befestigt.
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Durch
die Linearführung 5 führt parallel zum Schraubendreher 3 eine – hier
nicht extra eingezeichnete – Bohrung, durch welche das
Führungsprofil 51 verläuft und sich auf
der anderen Seite der Linearführung 5 wieder herausbewegt.
Dabei wird die Linearführung 5 gegen die Kraft
der Druckfeder 7 bewegt, die sich auf der anderen Seite
am Schraubenführungskanal 4 abstützt.
Je näher der Handschrauber 1 an den Schraubenführungskanal 4 heranbewegt wird,
desto mehr wird die Druckfeder 7 komprimiert.
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In 1 ist
gut nachvollziehbar, dass nach dem Abnehmen des Auslasses 41 des
Schraubenführungskanals 4 von der soeben verschraubten Schraube – also
nach der Beendigung des Schraubvorganges – die Druckfeder 7 den
Schraubenführungskanal wieder vom Handschrauber 1 wegdrückt, wodurch
sich auch der Schraubendreher 3 aus dem Schraubenführungskanal 4 zurückzieht
und dadurch den Weg der nächsten Schraube in den Auslass 41 und
zwischen die Zentrierstifte freigibt.
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In
der hier gezeichneten Ausführungsvariante ist das Schraubenmagazin 2 auf
der dem Schraubenführungskanal 4 zugewandten Seite
mit einer Blende 6 verschlossen, sodass aus den Aufnahmen 22 keine
der darin gelagerten Schrauben herausfallen kann. Die Blende 6 hat
nur an derjenigen Stelle eine Öffnung, wo sie auf dem Eingang 42 des Schraubenführungskanals 4 aufliegt.
Sobald eine Aufnahme 22 durch Drehen des Schraubenmagazins 2 um
seine Drehachse 21 auf diese Öffnung in der Blende 6 trifft,
kann sie aus der Aufnahme 22 heraustreten und fällt
dann in den Schraubenführungskanal 4.
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Durch 1 wird
schnell plausibel, dass diese Gravitationsförderung am
effizientesten arbeitet, wenn der erfindungsgemäße
Magazinschrauber in der in 1 dargestellten
Position betrieben wird. Es ist aber ebenso leicht nachvollziehbar,
dass bei einer Verschwenkung um die Achse des Schraubendrehers 3 eine
Schraube auch dann noch im Schraubenführungskanal 4 vom
Eingang 42 zum Auslass 41 wandert, wenn er zumindest
noch ein leichtes Gefälle hat, auf dem die Schraube innerhalb
des Kanals abwärts rutschen kann.
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Aus 1 ist
auch abzulesen, dass sogar bei einem in Montagestellung nach unten
verlaufenden Schraubenführungskanal 4 dennoch
eine Schraube zum Auslass 41 gebracht werden kann. Dafür
muss die Schraube zuvor – in einem getrennten Schritt – vom
Schraubenmagazin 2 durch den Schraubenführungskanal 4 hindurch
zwischen die Zentrierstifte im Auslass 41 befördert
und dort fixiert werden. Dazu wird der Schraubenführungskanal 4 am
besten möglichst vertikal ausgerichtet, so dass die Schraube
mit maximaler kinetischer Energie in den Spalt zwischen den beiden
Zentrierstiften eindringt. Sollte sie nur bis nahe an die Zentrierstifte
herankommen, so kann sie mit dem Schraubendreher 3 zwischen
die Zentrierstifte gedrückt werden.
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In
diesem Zustand kann der gesamte, erfindungsgemäße
Magazinschrauber in nahezu jede beliebige Position verschwenkt werden,
weil die Zentrierfedern 9 über die Zentrierstifte
die Schraube im Auslass 41 zurückhalten. Vom Schraubenkopf
her verhindert der Schraubendreher 3, dass die Schraube
wieder zurück in den Schraubenführungskanal 4 fällt.
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Sobald
die Schraube auf den zu verschraubenden Gegenstand aufgesetzt wird,
und der Handschrauber 1 und der Schraubenführungs kanal 4 weiter
aufeinander zu bewegt werden, drückt die Schraube mit einer
gewissen Kraft auf den Schraubendreher 3, sodass spätestens
jetzt die Klinge des Schraubendrehers 3 in die – hier
nicht gezeichneten – Schlitze der Schraube einrasten.
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In 1 ist
das Schraubenmagazin im Schnitt zu erkennen. Deutlich wird, dass
die beiden – hier sichtbaren – Aufnahmen 22 nach
oben hin trichterförmig erweitert sind. Sie sind dort durch
eine Abdeckung 8 verschlossen, sodass bereits eingefüllte Schrauben
auch bei ruckartigen Bewegungen nicht wieder aus dem Schraubenmagazin 2 herausfallen.
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In
dem hier gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Drehachse 21 als
Gewindestift ausgebildet, mit dem ein Lösen des Schraubenmagazins 2 von
dem Schraubenführungskanal 4 möglich
ist. Dadurch kann das Schraubenmagazin 2 extern befüllt werden
oder gegen ein anderes, bereits befülltes ausgewechselt
werden.
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- 1
- Handschrauber
- 11
- Handschrauberkopf
- 2
- Schraubenmagazin
- 21
- Drehachse
des Schraubenmagazins 2
- 22
- Aufnahme
für eine Schraube im Schraubenmagazin 2
- 3
- Schraubendreher,
an Handschrauber 1 gekoppelt, in Schraubenführungskanal 4 drehbar gelagert
- 4
- Schraubenführungskanal, über
Führungsprofil 51 mit Handschrauber 1 verbunden
- 41
- Auslass
des Schraubenführungskanals 4
- 42
- Eingang
des Schraubenführungskanals 4
- 43
- Schraubendreherführung,
an Schraubenführungskanal 4 angeformt
- 5
- Linearführung,
auf Handschrauberkopf 11 montiert
- 51
- Führungsprofil,
in Linearführung 5 linear verschiebbar
- 6
- Blende,
am Schraubenführungskanal 4 befestigt, verschließt
eine Seite der Aufnahmen 22
- 7
- Druckfeder,
drückt den Schraubenführungskanal 4 vom
Hand-schrauber 1 weg
- 8
- Abdeckung,
verschließt mit einer einzigen Ausnahme alle Aufnahmen 22 auf
der dem Eingang 42 abgewandten Seite
- 9
- Zentrierfeder
im Auslass 41, zentriert und hält eine Schraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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