DE2254329C2 - Drehschraubereinheit zum gleichzeitigen Anziehen von mindestens zwei Schrauben - Google Patents

Description

»es Reaktionsdrehmoment wird als ausbalanciertes \ntriebsmoment oder als Ausgleichsmoment for eine weitere Schraubspindel verwendet.

Es ist zwar an sich bekannt, das Gehäuse eines Schraubenmotors um die Motorspindelachse drehbar in einer Baueinheit zu lagern. Hier dient die auf Grund des Reaktionsdrehmoments erfolgende Gehäusedrehung jedoch nicbi zu Zwecken ebenfalls eines Schraubantriebes sondern lediglich dazu, das während des Schraubvorganges ausgeübte Schraubmo- xo ment meßtechnisch zu erfassen oder zu Steuerzwekken auszuwerten (USA.-Patentschrift 2 685 808).

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse des Schraubermotors mit einer zur Motorspindelachse achsparallelen Verzahnung versehen ist, die in eine entsprechende Verzahnung der anderen Schraubspindel im Verhältnis 1:1 eingreift. Hier findet also ein Momentenausgleich zwischen zwei Schraubspindeln statt, zu deren Antrieb lediglich ein einziger Motor dient.

Eine modifizierte, auf demselben Grundprinzip beruhende Ausführungsform sieht ve , daß jede Schraubspindel von einem Schraubermotor angetrieben ist und die Gehäuse der Schraubermotoren zur gegenseitigen Übertragung der auf sie einwirkenden »5 Reaktionsdrehmomente antriebsmäßig miteinander verbunden sind. Auch hier sind die Schraubermotoren drehbar um die Motorspindelachse in der Baueinheit gelagert, wobei insbesondere die Motorspindelachsen parallel zueinander stehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil der verdoppelten Schiaubspindeldrehzah! bei gegenüber der ersten Ausführungsform gleicher Motordrehzahl.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist für eine zweite Schraubstufe eine Drehwinkel-Nachzieheinrichtung vorgesehen. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß auf die Schraubspindeln unter Zwischenschaltung von Freilaufgesperre!! Zahnräder aufgesetzt sind, wobei die Freilaufgesperre bei Drehung der Zahnräder in Sch raube η an- ^o zugsrichtung sperren, daß ferner die Zahnräder mit einem zentralen, von einem separaten Motor angetriebenen Zahnrad in Eingriff stehen und daß schließlich der separate Motor durch eine Drehwinkelbegienzungstinrichtung gesteuert ist. Derartige Drchwinkel-Nachzieheinrichtungen sind an sich bei einspindligen Drehschraubern grundsätzlich bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 603 791). Dort weist der einspindlige Drehscnrauber zwei gesonderte Motoren auf, deren erster mit höherer Drehzahl und niedrigerem Drehmoment zum Vorziehen dient. Nach Erreichung eines bestimmten VorziehdrchmomenU wird der Vociehmotor aus- und der Nachziehmotor eingeschaltet. Letzterer arbeitet mit einer geringeren Drehzahl, dafür aber jedoch einem höheren Drehmoment. Demgegenüber handelt es sich jedoch beim Frfindungsgegenstand um eine mehrspindlige Drehschraubereinhcit, bei der sowohl während des Vorziehens als auch während des um einen bestimmten Drehwinkel erfolgendem Nachziehens ein voller Drehmomentausgleich zwischen den Spindeln stattfindet.

Es sind weiterhin mehrspindlige Drchschraubereinlieitcn mit einnr Drchwinkel-Nachzieheinriciitung bekannt. Dort tliert derselbe Antriebsmotor sowohl C3 zum Vorziehen bis zur Erreichung eines bestimmten Vorziehmoments Ms auch zum Nachziehen über einen bestimmten Drchvvinkcl. Zum Antrieb sowohl des Vorziehens als auch des Nachziehen dient ein einziger Motor. Allerdings erfolgt der Drehmomentausgleich nicht bereits laufend während des Yorzjeh-Vorganges, sondern erst nach Erreichung eines gleichmäßigen Vorziehmoments an den einzelnen Schraubverbindungen durch den jeweiligen Schraubenspindeln zugeordnete Überlastkupplungen (USA.-Patentschrift 2 978 936).

Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Drehschraubereinheit mit Drehmoment-Synchronisation bis zur Erreichung des Maximaldrehmoments,

Fig.2 eine modifizierte Ausführungsform der Konstruktion gemäß Fig. 1,

Fig.3 eine modifizierte Ausführungsform der Konstruktion gemäß F i g. 1 mit zwei Schraubennotoren,

F i g. 4 die Seitenansicht einer Drehschraubereinheit, die zur Durchführung d..-, zweistufigen Drehmoment-Drehwinkel- Anzugsverfahr ;ns geeignet ist,

F i g. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V in F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt entsprechend der Linie VI-VI in F i g. 4,

Fig. 7 einen Schnitt entsprechend der Linie VII-VlI in Fig.5.

In F i g. 1 bis 3 ist das Gehäuse der Baueinheit mit jeweils 1 bezeichnet. Innerhalb des Gehäuses 1 von F i g. 1 ist ein Druckluftmotor 2 in den Lagern 3, 4 um die Drehachse 5 drehbar gelagert. Es handelt sich hierbei um einen Druckluftmotor, wie er für Schrauber allgemein üblich ist. Die Druckluftzufuhr erfolgt durch die Leitung 6. Die Drehverbindung zwischen der Leitung 6 und dem Motor 2 ist drucksicher abgedichtet. Die Abtriebsspindel des Druckluftmotors 2 ist mit 7 bezeichnet. Sie wirkt in an st"h bekannter Weise über ein Spindelgehäuse mit einer federnden Antriebsspindel für die festzuziehende Schraubverbindung zusammen. Diese Teile sind hier als überflüssig nicht gezeigt.

Parallel zur Drehachse 5 des Motors 2 ist eine Schraubspindel 8 innerhalb des Gehäuses 1 ebenfalls über Lager 3 drehbar gelagert. Die Schraubspindel 8 ist mit einem Abtriebsende 9 versehen, welches dem Abtriebsende 7 des Druckluftmotors 2 entspricht.

Das Gehäuse des Schraubermotors 2 ist mit einer zur Motorspindelachse 5 achsparallelen Verzahnung 10 nach Art eines Zahnrades versehen. Die Verzahnung 10 greift in eine entsprechende Verzahnung 11 der Schraubspindel 8 im Verhältnis 1:1 ein. Die Drehachse 12 der Verzahnung 11 ist gleichzeitig die Rotationsachse der Schraubspindel 8.

Die Ausführungsform gemäß Fig.2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ledig lieh dadur h. daß der Abstand 13 zwischen den dortigen Schraubspindelachsen 14, 15 kleiner ist als dei entsprechende Abstand 16 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Hierdurch kann die Drehschraubereinheit für extrem kleine Schraubenabstände verwendet werden. Dies wird dadurch erzielt, daß dci Durchmesser der Verzahnung 18 kleiner ist als dei Durchmesser des Gehäuses 19, so daß die Spindel 2(1 um die Durchmesserverringerung näher an die Achse 14 des Druckschraubers herangenommen vverdcr kann.

Die beulen Drehschraubennotoren bei der Aus-

Tührungsform gemäß Fig. 3 sind mit 21, 22 bczcich- Freilaufgesperre 44, 45 sind so ausgebildet, daß sie

net. Sie sind in den Lagern 23 des Gehäuses 1 dreh- bei Drehung der Zahnräder 46, 47 in Schraubenan-

bar gelagert. Die Druckluftzufuhr erfolgt über die zugsrichtung sperren.

Zuführungsleitungen 24, 25. Die Abtriebsenden der Die Zahnräder 46, 47 stehen mit einem zentralen Schrauberspindeln sind mit 26, 27 bezeichnet. Auf 5 Zahnrad 48 in Eingriff, weiches ebenfalls innerhalb den Gehäusen der Schraubermotoren 21, 22 sind des Getriebegehäuses 36 gelagert ist. Das Zahnrad endseitig Verzahnungen 28, 29 angeordnet. Die Ro- 48 seinerseits steht mit einem Zahnrad 40 in Eingriff, tationsachsen der Verzahnungen 28, 29 sind mit den welches von einem separaten Motor 50 angetrieben Rotationsachsen 30, 31 der Motoren 21, 22 iden- ist. Der separate Motor 50 ist ebenfalls ein Drucktisch. Die Verzahnungen 28, 29 greifen wie bei den io luftmotor, dessen Gehäuse jedoch im Gegensatz zu vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen den Gehäusen der Druckluftmotor 34, 35 nicht im Verhältnis 1:1 ineinander. drehbar innerhalb des Grundrahmens 30 gelagert ist. Die Funktionsweise der Drehschraubereinheiten Die Abtriebswelle 51 des separaten Motors 50 ist gemäß F i g. 1 und 2 ist folgende: Mit Einschaltung über das Zahnrad 49 und das Getriebegehäuse 36 der Druckluftzufuhr durch die Leitung 6 wird ein 15 hinaus nach unten verlängert. Es ist endseitig als Drehmoment auf die Schrauberwelle 7 ausgeübt, die Vierkant 52 ausgebildet. Auf den Vierkant 52 ist ein diese in Flotation versetzt. Gleichzeitig wirkt ein Anschlagnocken 53 aufgesetzt,
gleich großes Reaktionsdrehmoment auf das Gehäuse Der Lagerbolzen 54 des Zwischen-Zahnrades 48 des Druckluftmotors 2. Da das Gehäuse drehbar gela- ist über das Getriebegehäuse 36 hinaus ebenfalls gcrt ist, wird es durch dieses Reaktionsmoment eben- a° nach unten verlängert. Es dient zur Lagerung der falls in Drehung versetzt, jedoch in genau umgekehr- Anschlagwippe 55. Die Anschlagwippe 55 ist mit ter Drehrichtung gegenüber der Schrauberspindel 7. zwei einander diametral gegenüberstehenden Schen-Diese Drehbewegung wird durch die Verzahnungen kein 56, 57 versehen, welche die Betätigungsele-10, 11 auf die andere Schraubspindel 8 übertragen, mente von Schallern 58, 59 alternativ beaufschlagen, die daraufhin mit gleicher Drehrichtung, gleichem *5 Bei dem Ventil 58 handelt es sich um ein Kontroll-Drehmoment und gleicher Drehzahl wie die Schrau- ventil für den Null-Anschlag, bei dem Ventil 59 um berspindel 7 in Drehung versetzt wird. ein Kontroflventil für den Endanschlag. Die An-Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 stehen die schlagwippe 56 ist darüber hinaus mit Schrägflächen Gehäuse der Schraubermotoren 21, 22 still, solange 60, 61 für den Anschlag der Seitenflächen des Anan den Abtriebsenden 26, 27 gleich große Drehmo- 30 schlagnockens 53 versehen. Das Übersetzungsvermente auftreten. Erhöht sich jedoch das Drehmoment hältnis zwischen dem Antriebsende 51 des separaten beispielsweise am Abtriebsende 26 gegenüber dem Motors 50 und den Abtriebsbüchsen 40, 41 der Abtriebsende 27, so steigt dementsprechend das auf Schraubenmotoren 34, 35 beträgt 2:1. Mit anderen das drehbar gelagerte Gehäuse 21 einwirkende Re- Worten entsprechen zwei Wellenumdrehungen des aktions-Drehmoment. Dieses erhöhte Reaktions- 35 Abtriebsendes 51 des separaten Motors 50 einer UmDrehmoment wird über die Verzahnungen 28, 29 auf drehung der Abtriebsbüchsen 40, 41 der Schrauberdas Gehäuse des anderen Schraubermotors 22 über- motoren 34, 35.

tragen. Es wirkt dann wiederum als Reaktions-Dreh- Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 beträgt moment drehmomentensteigernd auf das Abtriebs- der Schwenkwinkel 62 des Anschlagnockens 53 260°. ende des Schraubermotors 22. 4° Dies bedeutet, übertragen auf die Abtriebsbüchsen Bei der Drehschraubereinheit gemäß Fig.4 bis 7 40, 41, einen Schwenkwinkel von 130° als Drehwinist ein Grundrahmen 30 innerhalb einer Aufhängega- kel für das Nachstellen der Schraubverbindungen im bei 31 mittels der Drehgelenke 32 schwenkbar aufge- zweiten Arbeitsgang nach Erreichen des Maximalhängt. Die Aufhängegabel ist im Bereich ihres Quer- drehmoments. Soll das Winkelmaß des Drehwinkelhauptes mit einer Anhängeöse 33 versehen. +5 anzuges vergrößert oder verkleinert werden, so ist die Innerhalb des Grundrahmens sind zwei Druck- Anschlagwippe 55 gegen eine andere mit anders geluft-Schraubermotoren 34, 35 mit ihren Gehäusen formten Anschlagflächen 60,61 auszuwechseln,
drehbar gelagert. Dip Luftzufuhr zu den Schrauber- Die Drehschraubereinheit gemäß F i g. 4 bis "* armotoren 34, 35 erfolgt durch die Zuleitungen 66, 67. beitet wie folgt: Bei Betätigung des Einschaltventils Die Verbindung ist drehbar und luftdicht. 5° starten beide Schraubennotoren 34, 35 zum Auf-Im Bereich ihrer unteren Enden sind die Schrau- schrauben der Muttern. Das hierbei auftretende bennotoren 34, 35 innerhalb eines Getriebegehäuses Rückdrehmoment eines Drehschraubermotors wird 36 gelagert und zusammengefaßt. Die Gehäuse der vom anderen abgefangen, wenn dieser zum selben Schraubermotoren 34, 35 stehen innerhalb des Ge- Zeitpunkt das gleiche Drehmoment erreicht hat. In triebegehäuses 36 über die aus F i g. 3 bekannten 55 diesem Zustand stehen die Gehäuse beider Schrau-Verzahnongen 37 im Übersetzungsverhältnis 1:1 in bennotoren 34, 35 still. Die antriebsmäßige Verbin-Drehrichtung miteinander. Die Abtriebsenden der dung der Gehäuse der beiden Schraubermotoren 34, Motorwellen sind mit 38, 39 bezeichnet. Sie ragen in 35 gewährleistet einen synchronisierten Drehmo-Abtriebsbüchsen 40, 41 hinein, die zur Weiterleitung mentanstieg, wie dieser an Hand von F i g. 1 bis 3 bedes Abtriebsdrehmoments auf die federnden An- 60 schrieben ist.

triebsspmdeln 42, 43 dienen. Die Drehrichtung der Nach Erreichung des Solldrehmoments schaltet über

Schraubennotoren 34, 35 ist so gewählt, daß die eine eingebaute pneumatische Druckaufbausteuerung

Drehrichtung der Antriebsspindeln 42, 43 gleichge- der separate Motor 50 für den Drehwinkelanzug ein.

richtet isiL In diesem Augenblick liegt noch der Anschlagnocken Auf den Umfang der Abtriebsbüchsen 40, 41 sind 65 53 an der Schrägfläche 61 der Schaltwippe 56 an.

Freilaufgesperre 44, 45 aufgebracht. Auf dem Nach Erreichung des Drehwinkels (btira Ausfüh-

Außenurnfang der Freilaufgesperre sind Zahnräder rungsbeispiel 260°) schlägt der Anschlagnocken 53

46. 47 nach Art von Zahnkränzen befestigt. Die an die Schrägfläche 60 der Ansch'agwippe 55 an.

Die Wippe betätigt das Ventil 59, welches die Dreh- ftchtung des separaten Motors 50 umkehrt. Hierdurch kehrt der Anschlagnocken 53 in seine Aus-Egsstellung zurück. Er schlägt dabei an die Schräg- he 61 der Anschlagwippe 55 an und betätigt das

Abschaltventil 58 für den separaten Motor 50. Gleichzeitig erfolgt ein Abschalten der beiden Drehschraubermotoren 34, 35. Der Drehwinkelanzug beider Schraubverbindungen erfolgt somit ebenfalls synchron.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409650/216

Claims (6)

■-' \ ι einem Schraubermotor, insbesondere Druckluftmo- 1 Patentansnrüche· tor, angetrieben ist. ^ raieniansprucne. Da-chraubereinbeiten der eingangs genannten Art werden in der Fließfertigung verwendet. So wer-

1. Drehschraubereinheit zum gleichzeitigen An- 5 den sie beispielsweise in der Autoirtobilindustrie für ziehen von mindestens zwei Schrauben mit min- das Aufschrauben von Pleuellagtirdeckeln und Kurdestens zwei motorisch angetriebenen, in einer belwellenlagem eingesetzt. Bei den bekannten Dreh-Baueinheit zusammengefaßten Scbraubspindeln, schraubejeinheiten der eingangs genannten Art von der mindestens eine direkt von einem Schrau- (USA.-Patentschrlft 2 720 803) sind zwei aebeneinbermotor, insbesondere Druckluftmotor, an- io anderstehende Drehschrauber zu einer Baueinheit getrieben ist, dadurch gekennzeichnet, zusammengefaßt. Jeder Drehschrauber wirkt auf die daß das Gehäuse des Schraubermotors (2) um die ihm zugeordnete Schraube. Beide Drehschrauber Motorspindelachse (5) drehbar in der Baueinheit weisen jeweils zwei Druckflüssigkeitsrootoren auf, gelagert und mit einer das auf das Gehäuse ein- deren einer zum Voranziehen und deren anderer zum wirkende Reaktionsdrehmoment als Antriebs- rs über einen bestimmten Drehwinkel erfolgenden drehmoment auf die andere Schraubspindel (8) Nachziehen einer Schraubverbindung dient. Zwiübertragenden Antriebsverbindung versehen ist sehen den zum Voranziehen dienenden Druckflüssig-

2. Drehschraubereinheit nach Anspruch 1, da- keitsmotoren der beiden Schrauber Lcs'uht ein Drehdurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des momentausgleich. Dieser bewirkt, daß vor dem Be-SchraubermcK>rs (2) mit einer zur Motorspindel- 20 ginn des Nachziehvorganges beide Schraubverbinachse (5) achsparallelen Verzahnung (10) ver- düngen dasselbe Voranzieh-Moment aufweisen, dasehen ist, die in eine entsprechende Verzahnung mit nach dem über einen bestimmten Drehwinkel er-(11) der anderen Schraubspindel (8) im Verhält- folgenden Nachziehen eine gleiche Vorspannung bei nis 1:1 eingreift. allen Schraubverbindungen besteht. Dieser Drehmo-

3. Drehschraubereinheit nach Anspruch 1 oder 25 mentausgleich zwischen den beiden zum Voranzie-2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schraub- hen dienenden M> toren erfolgt durch das hydraulispindel von einem Schraubermotor (22, 23) ange- sehe System selbst. Die Druckflüssigkeitsmotoren sind trieben ist und die Gehäuse der Schraubermoto- so ausgelegt, daß sie durch Erreichung eines beren zur gegenseitigen Übertragung der auf sie ein- stimmten Voranziehmoments auf Stillstand abgewirkenden Reaktionsdrehmomente antriebsmäßig 30 bremst werden. Sind beide Motoren — gegebenenmiteinander verbunden sind. falls in zeitlicher Aufeinanderfolge — durch Errei-

4. Drehschraubereinheit nach Anspruch 3, da- chung des Voranziehmoments abgebremst, so baut durch gekennzeichnet, daß die Gehäuse der sich innerhalb des Druckflüssigkeitssystems ein Schraubermotoren (21, 22) mit ineinandergrei- Druck auf, welcher nach Erreichung eines bestimmfenden, zu den Motorspindeln achsparallelen 35 ten Druckniveaus die zum Nachziehen dienenden Verzahnungen im Übertragungsverhältnis 1:1 Motoren eines jeden Drehschraubers einschaltet. Der versehen sind. Drehmomentausgleich stellt sich also erst mit voH-

5. Drehschraubereinheit nach einem der An- zogenem Vorziehen der Schrau'.^n ein. Er ist aber sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für noch nicht während des Vorziehens selbst wirksam, eine zweite Schraubstufe eine Drehwinkel-Nach- 40 Während des Vorziehens selbst arbeiten die Druckzieheinrichtung vorgesehen und auf die Schraub· flüssigkeitsmotoren der einzelnen Drehschrauber unspindeln unter Zwischenschaltung von Freilauf- abhängig voneinander. Es können also während des gesperren (44, 45) Zahnräder (46. 47) aufgesetzt Schraubvorganges zur selben Zeit unterschiedliche sind, wobei die Freilaufgesperre bei Drehung der Drehmomente von beiden Drehschraubern auf die je-Zahnräder in Schraubenanzugsrichtung sperren, 45 weilige Schraubverbindung ausgeübt werden. Derardaß ferner die Zahnräder mit einem zentralen, tige Unterschiedlichkeiten können jedoch zu Versetvon einem separaten Motor (5) angetriebenen Zungen der festzuschraubenden Teile führen.
Zahnrad (48) in Eingriff stehen und daß schließ- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Drehlich der separate Motor durch eine Drehwinkel- Schraubereinheiten der eingangs genannten Art se begrenzungseinrichtung gesteuert ist. 50 „uszubilden, daß zwischen den einzelnen Dreh-

6. Drehschraubereinheit nach Anspruch 5, da- schraubern bereits während des Einschraubvorganges durch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsver- — gleichgültig ob dieser zum Voranziehen oder norhältnis zwischen Abtriebswelle (51) des separaten malern Anziehen dient — laufend ein Drehmoment-Motors (50) im Bereich des Angriffes der Dreh- ausgleich stattfindet derart, daß jederzeit ein gleich Winkelbegrenzungseinrichtung und den Schraub- 55 großes Anzugsmoment von jedem Drehschrauber auf spindeln der Schraubermotoren (34, 35) gerad- die diesem zugeordnete Schraubverbindung ausgeübt zahlig i&t. wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Gehäuse des Schraubermotors um die Motorspindel-

60 achse drehbar in der Baueinheit gelagert und mit

einer das auf das Gehäuse einwirkende Reaktionsdrehmoment als Antriebsdrehmoment auf die andere Schraubspindel übertragenden Antriebsverbindung

Die Erfindung betrifft eine Drehschraubereinheit versehen ist. Es wird also beim Erfindungsgegenzum gleichzeitigen Anziehen von mindestens zwei 65 stand grundsätzlich von dem physikalischen Prinzip Schrauben mit mindestens zwei motorisch angetrie- ausgegangen, daß ein dem Antriebsdrehmoment dci benen. in einer Baueinheit zusammengefaßten Motorspindel entsprechendes Reaktionsdrehmoment Schraubspindeln, von der mindestens eine direkt von auf das Gehäuse des Schraubcrmotors einwirkt. Die-