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Die Erfindung betrifft eine Schraubvorrichtung zum Eindrehen von selbstschneidenden Schrauben in ein Trapezprofilblech, umfassend einen Stützfuß mit einem daran angreifenden Standrohr und ein Drehwerkzeug, wobei das Standrohr ein Führungselement aufweist, in dem ein mittels eines Betätigungsmittels verschiebbarer Schlitten geführt ist, und das Drehwerkzeug an eine Hauptwelle adaptierbar ist.
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Ein bezüglich der Erfindung relevanter Stand der Technik ist in der
DE 42 01 015 A1 mit einer Vorrichtung zum Setzen von selbstbohrenden Schrauben beschrieben. Diese weist unter anderem eine kraftgetriebene Schraubvorrichtung und eine Haltevorrichtung auf, wobei die Schraubvorrichtung einen Griffteil, eine Spindel und ein mit der Spindel verbundenes Drehwerkzeug und die Haltevorrichtung einen auf dem Untergrund verschiebbaren oder verfahrbaren Untersatz umfasst. Der Untersatz ist mit einer aufrechten Halterung für die Schraubvorrichtung ausgebildet und lässt sich durch Belasten von dem Bediener an der vorgesehenen Montagestelle fixieren. Durch Herunterdrücken eines Hebels wird die Schraubvorrichtung in Richtung einer auf dem Untersatz ortsfest angeordneten Schraubenhalterung bewegt, so dass die Spindel mit der in der Schraubenhalterung bereitgehaltenen Schraube in Wirkeingriff gelangt und diese in den Untergrund eingeschraubt werden kann.
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Ein an eine Antriebseinheit adaptierbare Vorrichtung zum Eindrehen von Schrauben offenbart die
DE 195 06 336 A1 . Die bekannte Vorrichtung umfasst eine Antriebswelle mit einem oberen Abschnitt zum Herstellen einer drehfesten Verbindung und eine Schraubenhalterung mit einem Aufnahmekanal. In der Schraubenhalterung sind Abschnitte mit in den Aufnahmekanal eingreifenden und federbelastet nach außen bewegbaren Zentrier- und Halteelementen vorgesehen, wobei der erste Abschnitt praktisch nur der unverlierbaren Halterung einer eingesetzten Schraube und der zweite Abschnitt zur Zentrierung des Schaftes der Schraube für den Eindrehvorgang dient.
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Der wesentliche Nachteil der bekannten Vorrichtungen liegt in der umständlichen Bedienbarkeit, da jede der einzubringenden Schrauben einzeln eingesetzt werden muss. Darüber hinaus sind die bekannten Vorrichtungen nur geeignet, Schrauben präzise in vertikaler Richtung nach unten in eine darunter befindliche ebene Unterlage und demzufolge nicht in den biegesteifen Stoß eines Trapezprofilbleches einzudrehen.
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Folglich besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Schraubvorrichtung zu entwickeln, mit welcher ein Bediener stehend eine selbstschneidende Schraube in den biegesteifen Stoß eines Trapezprofilbleches einbringen kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schraubvorrichtung gelöst, bei der an dem Schlitten mindestens ein gegenüber dem Standrohr beweglicher Montagearm angelenkt ist, wobei der Montagearm ein Schraubenmagazin sowie einen endseitig daran angeordneten und von der Hauptwelle angetriebenen Drehkopf aufweist. Zum Eindrehen der Schraube(n) wird der Stützfuß im Bereich der Tiefsicke auf das Trapezprofilblech gestellt und das Betätigungsmittel heruntergedrückt. Mit Hilfe des Schlittens wird die Vertikalbewegung des Betätigungsmittels auf den oder die Montagearm(e) übertragen, wobei sich jeder dieser Montagearme soweit an den biegesteifen Stoß annähert, dass die Schraube mittels des Drehkopfes in das Blech eingebracht werden kann.
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Mit der Vertikalbewegung des Betätigungsmittels nach unten wird auch ein Drehwerkzeug, beispielsweise eine Schraubmaschine, in Gang gesetzt, welche für die Rotation des Drehkopfes sorgt. Für die Verbindung des Drehwerkzeuges mit der Hauptwelle weist diese an ihrem oberen Ende Formschlusselemente auf, insbesondere Schlüsselflächen. Die drehende Hauptwelle treibt direkt oder, was bevorzugt ist, indirekt über ein Getriebe den am Montagearm angeordneten Drehkopf an beziehungsweise verteilt das bereitstehende Drehmoment auf eine Vielzahl der Montagearme.
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Das Führungselement kann insbesondere ein hohler Innenraum des Standrohres sein, an dessen Wandungen der Schlitten geführt ist. Ebenso sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen das Führungselement aus einer oder mehreren auf den Außenwänden des Standrohres aufgebrachten Führungsschienen gebildet ist und der Schlitten das Standrohr von außen umgreift.
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Jeder Montagearm weist ein Schraubenmagazin auf, in welchem eine Vielzahl von Schrauben bevorratet ist, die durch Schwerkraft dem Drehkopf in der vorgesehenen Einschraublage zugeführt werden.
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Vorteilhafterweise ist der Montagearm gegenüber dem Standrohr schwenkbeweglich gelagert. Hierbei folgt der endseitig am Montagearm befindliche Drehkopf sowohl einer translatorischen Bewegung nach unten als auch einer lateralen Bewegung in Richtung des biegesteifen Stoßes. Dieser Bewegungsablauf hat den Vorteil, dass der Drehkopf in einer gegenüber dem Standrohr ausgestellten Position auf das Trapezprofilblech stößt und es zu keiner nennenswerten Relativbewegung zwischen Drehkopf und Oberfläche des Trapezprofilbleches kommt. Hierdurch werden vor allem Beschädigungen des Trapezprofilbleches vermieden, die bei entsprechendem Witterungseinfluss zu einer fortschreitenden Korrosion führen könnten.
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Dabei hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Schwenkachsen mehrerer Montagearme parallel zueinander ausgerichtet sind. Wenn die Schwenkachsen außerdem in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, treffen die Montagearme beziehungsweise die endseitig daran angeordneten Drehköpfe gleichzeitig auf das Trapezprofilblech auf. Hieraus resultiert der Vorteil, dass die jeweiligen Schrauben synchron in das Trapezprofilblech eingedreht werden und die Laufzeit des Drehwerkzeuges und somit der zeitliche Aufwand für das Einschrauben insgesamt minimiert ist.
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Üblicherweise werden in das Trapezprofilblech an einer Verbindungsstelle insgesamt vier Schrauben eingedreht. Für derartige Anwendungen können an der erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung vier Montagearme vorgesehen sein, von denen jeweils zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Standrohres angeordnet sind und ein gleichzeitiges Verschrauben der auf beiden Seiten der Tiefsicke liegenden biegesteifen Stöße zulassen.
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Zweckmäßigerweise ist der Montagearm mittels eines ersten und eines zweiten Befestigungsmittels zwangsgeführt. Die beiden Befestigungsmittel erlauben insbesondere eine Schwenkbewegung des Montagearmes relativ zu dem Standrohr.
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Dabei kann das erste Befestigungsmittel einen an dem Schlitten angreifenden Schwenkarm umfassen. Hierdurch erfolgt eine translatorische Komponente bei der Annäherung des Drehkopfes an das Trapezprofilblech.
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Vorzugsweise weist der Schwenkarm an seinen beiden Enden jeweils ein Schwenklager auf, wobei das erste Schwenklager an dem Schlitten und das zweite Schwenklager an dem Montagearm angeordnet ist. Die Schwenklager ermöglichen eine Winkeländerung des Schwenkarmes zu seinen jeweiligen Anschlagpunkten an dem Schlitten beziehungsweise Montagearm.
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Der Schwenkarm sollte durch eine Öffnung des Führungselementes verlaufen oder das erste Schwenklager aus der Kontur des Führungselementes herausgeführt sein. Die Öffnung sollte sich in axialer Richtung des Standrohres beziehungsweise Führungselementes mit einer Länge entsprechend dem maximalen Verfahrweg des Schlittens erstrecken. Diese Ausführungsform ist bei einem innerhalb des Führungselementes angeordneten Schlitten notwendig.
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Günstigerweise greift das zweite Befestigungsmittel an dem Standrohr an, also einem bezüglich des Trapezprofilbleches ortsfesten Bauteil.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst das zweite Befestigungsmittel eine Kulissensteuerung, welche ein definiertes Ausschwenken des Montagearmes mit daran angeordnetem Drehkopf ermöglicht.
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Die Kulissensteuerung sollte einen in Bewegungsrichtung des Schlittens verlaufenden Abschnitt aufweisen. Diese konstruktive Lösung ermöglicht bei einem Absenken des Schlittens zunächst ein Heranführen des Drehkopfes an das Trapezprofilblech in vertikaler Richtung, so dass vorzeitige Berührungen mit dem Trapezprofilblech und somit Beschädigungen dessen Oberfläche vermieden werden.
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Der in Bewegungsrichtung des Schlittens verlaufende Abschnitt sollte jedoch kürzer als die Öffnung des Führungselementes gewählt werden, damit das zweite Befestigungsmittel zuerst fixiert ist und anschließend der an dem Montagearm befindliche Drehkopf über den weiter nach unten gleitenden Schlitten eine Schwenkbewegung nach außen vollzieht.
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Vorteilhafterweise weist die Hauptwelle ein erstes Laufrad auf, welches mit einem zweiten Laufrad des mindestens einen Montagearms zusammenwirkt. Dabei ist jedem Montagearm ein entsprechendes zweites Laufrad zugeordnet, so dass bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit vier Montagearmen auch vier zweite Laufräder vorgesehen sind. Die Hauptwelle und das erste Laufrad sind mit ihrem bezüglich des Trapezprofilbleches nahem Ende an dem Schlitten drehbar gelagert. Bei einem Herunterdrücken des Betätigungsmittels wandert der Schlitten und demzufolge auch die Hauptwelle mit dem ersten Laufrad nach unten, so dass das erste Laufrad mit dem zweiten Laufrad oder den zweiten Laufrädern kontaktiert.
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Vorzugsweise ist das zweite Laufrad über eine Antriebswelle mit dem Drehkopf verbunden. Mit Hilfe des ersten und des zweiten Laufrades beziehungsweise der zweiten Laufräder erfolgt eine Drehzahlsteuerung des endseitig an dem jeweiligen Montagearm befindlichen Drehkopfes.
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Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle biegsam und längenverstellbar. Dieses ist notwendig, da während des Betriebes der Schlitten und somit auch der/die Montagearm(e) gegenüber dem/den ortsfest am Standrohr gelagerten zweiten Laufrad/Laufrädern nach unten verfährt. Diese Lageänderung kann mittels einer flexiblen Welle ausgeglichen werden, wobei unter dem Begriff einer flexiblen Welle sowohl ein biegeweicher Wellenkörper als auch ein an sich steifes Material mit Kardangelenken verstanden wird. Ein Ausgleich in axialer Richtung erfolgt vorteilhafterweise durch einen zweiteiligen Aufbau mit einer in axialer Richtung beweglichen Verdrehsicherung, beispielsweise in einer Nut gehaltenen Nocken.
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Zweckmäßigerweise sind das erste und zweite Laufrad als miteinander in Eingriff stehende Zahnräder ausgebildet, wodurch eine besonders schlupffreie und damit definierte Kraftübertragung auf den jeweiligen Drehkopf erfolgt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind das erste und zweite Laufrad als miteinander kontaktierende Gummiwalzen ausgebildet. Hierdurch reduziert sich der Verschleiß zwischen dem ersten und zweiten Laufrad erheblich.
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Vorteilhafterweise entspricht die Breite des Stützfußes der Breite der Tiefsicke, so dass der Stützfuß zumindest quer zur Erstreckung des Blechprofils formschlüssig gehalten ist.
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Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn das Standrohr einen oberen und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei mindestens ein Abschnitt mit einem Verstellmittel ausgebildet ist. Dadurch lässt sich die Schraubvorrichtung an unterschiedliche Profiltiefen einstellen beziehungsweise die Schraubposition variieren.
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Das Verstellmittel kann dabei beispielsweise eine Gewindeverbindung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt des Standrohres sein.
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Vorzugsweise ist der Schlitten gegenüber dem Standrohr mit einer Druckfeder abgestützt. Diese zwingt den Schlitten in eine obere Position, bei welcher die Montagearme in einer Ausgangsstellung an dem Stützrohr anliegen.
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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen die
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1: eine schematische Seitenansicht der Schraubvorrichtung in Ausgangsstellung;
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2: eine schematische Ansicht der Schraubvorrichtung gemäß 1 in Arbeitsstellung und
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3: eine Draufsicht auf die Schraubvorrichtung in Arbeitsstellung.
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Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung in einer Ausgangsstellung. Die Schraubvorrichtung umfasst einen Stützfuß 3 und ein darauf abgestütztes Standrohr 4, in welchem in axialer Richtung ein Schlitten 9 geführt und mit einer Druckfeder 30 abgestützt ist. Dabei ist der Schlitten 9 in einem Führungselement 7 in axialer Richtung geführt. Das Führungselement 7 wird vorzugsweise aus dem hohlen Innenraum des Standrohres 4 gebildet. Die Druckfeder 30 schiebt den Schlitten 9 in der gezeigten Ausgangsstellung gegen einen nicht näher gezeigten oberen Anschlag.
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Das Standrohr 4 weist eine zweiteilige Bauweise mit einem oberen Abschnitt 5a und einem unteren Abschnitt 5b auf, wobei der untere Abschnitt 5b der Verbindung zum Stützfuß 3 dient. Beide Abschnitte 5a, 5b sind lösbar über ein Verstellmittel 29 in Form eines Gewindes miteinander verbunden. Das Verstellmittel 29 ermöglicht eine Längenverstellung des Standrohres 4 in axialer Richtung, so dass die Schraubvorrichtung auf verschiedene Tiefen des Trapezprofibleches 2 einstellbar ist.
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Seitlich an dem Schlitten greift bügelartig ein Betätigungsmittel 8 an, welches in seinem oberen Abschnitt für ein sicheres Arbeiten mit Griffen 8a ausgebildet sein kann.
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Darüber hinaus dient der Schlitten 9 der Lagerung einer Hauptwelle 10, auf welche drehfest ein erstes Laufrad 23 aufgeschoben ist. An dem Schlitten 9 gegenüberliegenden Ende ist die Hauptwelle 10 mit einem Kupplungselement 10a zum Anschließen an ein Drehwerkzeug 6 versehen, beispielsweise in Form von Schlüsselflächen.
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Der Standfuß 3 wird auf die so genannte Tiefsicke 28 eines Trapezprofilbleches 2 gestellt, wobei die Breite y1 des Standfußes 3 der Breite y2 der Tiefsicke 28 entspricht. Hierdurch ist der Standfuß 3 quer zur Erstreckung des Trapezprofils gehalten und ermöglicht ein sicheres Einbringen einer Schraube 1 in den biegesteifen Stoß 32 des Trapezprofils 2.
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Die Schraube 1 ist selbstschneident ausgebildet und wird jeweils in einem endseitig an einem Montagearm 11 angeordneten Drehkopf 13 gehalten und bei Kontaktierung mit dem biegesteifen Stoß 32 des Trapezprofilblechs 2 von diesem eingedreht. Sobald die Schraube 1 in den biegesteifen Stoß 32 eingebracht ist und der Drehkopf 13 abgezogen wird, fällt eine weitere Schraube 1 aus dem ebenfalls an dem Montagearm 11 angeordneten Schraubenmagazin 12 in den Montagearm 11 und gleitet dort bedingt durch die Schwerkraft in die spätere Einbaulage innerhalb des Drehkopfes 13.
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Der Drehkopf 13 wird von einer innerhalb des Montagearms 11 verlaufenden Antriebswelle 25 angetrieben, die in 2 besonders gut zu erkennen ist. An dem oberen, dem Drehkopf 13 gegenüberliegenden Ende des Montagearms 11 greift die Antriebswelle 25 drehfest an ein zweites Laufrad 24, welches ortsfest an dem Standrohr 4 gehalten ist. In der gemäß 1 gezeigten Ausgangsstellung sind die zweiten Laufräder 24 von dem ersten Laufrad 23 beabstandet und vorzugsweise jeweils als Zahnräder 26 ausgeformt.
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Die Schraubvorrichtung weist insgesamt vier Montagearme 11 auf, von denen in der Seitenansicht lediglich zwei sichtbar sind. Die beiden weiteren Montagearme 11 liegen hinter den sichtbaren Montagearmen 11 und sind identisch ausgebildet. Der Montagearm 11 ist mit dem Standrohr 4 jeweils mittels eines ersten Befestigungsmittels 14 und eines zweiten Befestigungsmittels 15 verbunden.
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Das erste Befestigungsmittel 14 umfasst einen Schwenkarm 16, der mit seinem inneren Ende 17 (siehe 2) über ein erstes Schwenklager 19 an dem Schlitten 9 und mit seinem äußeren Ende 18 (siehe 2) über ein zweites Schwenklager 20 an dem Montagearm 11 befestigt ist.
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Das Führungselement 7 ist für das Durchführen des Schwenkarmes 16 beziehungsweise das Durchführen des ersten Schwenklagers 19 jeweils mit einer Öffnung 21 ausgebildet, wobei sich die Öffnung 21 im Wesentlichen in axialer Richtung des Führungselementes 7 erstreckt. Bei einer Abwärtsbewegung des Schlittens 9 bewegt sich das erste Schwenklager 19 innerhalb der Öffnung 21 nach unten, so dass der Schwenkarm 16 aufgrund seiner drehbeweglichen Lagerung ebenfalls seine Ausgangsposition verlässt und dabei der Montagearm 11 nach außen drückt.
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Das zweite Befestigungsmittel 15 sorgt grundsätzlich für eine Fixierung des Montagearms in Bewegungsrichtung x des Schlittens 9 und lässt eine Schwenkbewegung des Montagearms 11 um dessen horizontale Schwenkachse 31 (siehe 3) zu. Gemäß der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das zweite Befestigungsmittel 15 eine Kulissensteuerung 22, bei der zum Beispiel ein Nocken in einer Nut geführt ist. Die Kulissensteuerung 22 weist einen oberen, in Bewegungsrichtung x des Schlittens 9 verlaufenden Abschnitt 22a auf, welche bei einem Zusammenwirken mit dem ersten Befestigungsmittel 14 eine translatorische Bewegung des Montagearms 11 verursacht.
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Hierdurch bewegt sich der Drehkopf 13 vertikal in Richtung des zu befestigenden biegesteifen Stoßes 32.
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Die Länge des Abschnitts 22a ist jedoch kürzer als die Länge der Öffnung 21 des ersten Befestigungsmittels 14 gewählt, so dass bei einer Abwärtsbewegung des Schlittens 9 in Bewegungsrichtung x zunächst das zweite Befestigungsmittel 15 ortsfest fixiert ist. Nach dessen ortsfester Fixierung und einer weiteren Abwärtsbewegung des Schlittens 9 erfolgt das Ausdrücken des Montagearms 11 nach außen in Richtung des biegesteifen Stoßes 32.
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Die 2 zeigt die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung in einer Arbeitsstellung, in welcher der Schlitten 9 von einem Bediener über das daran angreifende Betätigungsmittel 8 nach unten in Richtung der Tiefsicke 28 gedrückt wurde.
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Mit dem Schlitten 9 ist auch die Hauptwelle 10 mit dem daran befestigten ersten Laufrad 23 um das gleiche Maß nach unten gewandert, so dass das erste Laufrad 23 nunmehr in die vorzugsweise vier zweiten Laufräder 24 eingreift. Vorzugsweise können die beteiligten Laufräder 23, 24 jeweils auch als Kegelrad ausgebildet sein. Mit der Kontaktierung der Laufräder 23, 24 startet automatisch das Drehwerkzeug 6 (siehe 1).
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In der Arbeitsstellung haben die Schwenkarme 16 die Montagearme 11 nach außen in Richtung des biegesteifen Stoßes 32 gedrückt und diese dabei um das zweite Befestigungsmittel 15 geschwenkt, bis der jeweilige Drehkopf 13 an dem Trapezprofilblech 2 zur Anlage kommt. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus und der mittigen Ausrichtung der Schraubvorrichtung über den Stützfuß 3 stoßen die gegenüberliegenden Montagearme 11 mit den daran befindlichen Drehköpfen 13 gleichzeitig gegen den jeweiligen nächstliegenden biegesteifen Stoß 32.
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Die 3 zeigt die Schraubvorrichtung in einer Draufsicht, wobei die Laufräder 23, 24 nicht als Zahnräder 26 sondern als aneinander liegende Gummiwalzen 27 ausgebildet sind. Darüber hinaus wird die parallele Anordnung der Schwenkachsen 31 der Montagearme 11 um deren zweites Befestigungsmittel 15 deutlich. Die Schwenkachsen 31 liegen zudem in einer horizontalen Ebene.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraube
- 2
- Trapezprofilblech
- 3
- Stützfuß
- 4
- Standrohr
- 5a
- oberer Abschnitt Standrohr
- 5b
- unterer Abschnitt Standrohr
- 6
- Drehwerkzeug
- 7
- Führungselement
- 8
- Betätigungsmittel
- 8a
- Griffe Betätigungsmittel
- 9
- Schlitten
- 10
- Hauptwelle
- 10a
- Kupplungselement
- 11
- Montagearm
- 12
- Schraubenmagazin
- 13
- Drehkopf
- 14
- erstes Befestigungsmittel
- 15
- zweites Befestigungsmittel
- 16
- Schwenkarm
- 17
- inneres Ende
- 18
- äußeres Ende
- 19
- erstes Schwenklager
- 20
- zweites Schwenklager
- 21
- Öffnung Führungselement
- 22
- Kulissensteuerung
- 22a
- Abschnitt in Bewegungsrichtung Schlitten
- 23
- erstes Laufrad
- 24
- zweites Laufrad
- 25
- Antriebswelle
- 26
- Zahnräder
- 27
- Gummiwalzen
- 28
- Tiefsicke
- 29
- Verstellmittel
- 30
- Druckfeder
- 31
- Schwenkachse Montagearm
- 32
- biegesteifer Stoß
- x
- Bewegungsrichtung Schlitten
- y1
- Breite Stützfuß
- y2
- Breite Tiefsicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4201015 A1 [0002]
- DE 19506336 A1 [0003]