WO1998016352A1

WO1998016352A1 - Schraubautomat

Info

Publication number: WO1998016352A1
Application number: PCT/EP1997/005597
Authority: WO
Inventors: Reiner Ade; Wolfgang Listmeier; Holger Wolf
Original assignee: Weber Schraubautomaten GmbH
Current assignee: Weber Schraubautomaten GmbH
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 1999-04-11
Also published as: AU4866797A; DE19642048A1; US6341542B1

Abstract

Schraubautomat, insbesondere Handschrauber, mit einem Schraubwerkzeug (11) und einer Spannbüchse (3) zum Halten einer fest vorstehenden Schraube (20, 29), bei dem das Schraubwerkzeug (11) mit einer Betätiungseinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung und eines relativ zur Spannbüchse (3) erfolgenden Vorschubs des Schraubwerkzeugs (11) gekoppelt ist, bei dem die Betätigungseinrichtung ein drehend antreibbares und mit dem Schraubwerkzeug (11) verbundenes erstes Gewindeelement (12) sowie zumindest ein mit dem ersten Gewindeelement (12) in Wirkverbindung stehendes und mit der Spannbüchse (3) verbundenes zweites Gewindeelement (13) aufweist, wobei durch die Vorsehung von zwei unterschiedlichen Gewindesteigungen am ersten und/oder zweiten Gewindeelement (12, 13) bei gleichbleibender Drehzahl des ersten Gewindelements (12) zwei unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten erzeugbar sind.

Description

Schraubautomat

Die Erfindung betrifft einen Schraubautomaten, insbesondere einen Handschrauber, mit einem Schraubwerkzeug und einer Spannbüchse zum Halten einer fest vorstehenden Schraube, bei dem das Schraubwerkzeug mit einer Betätigungseinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung und eines relativ zur Spannbüchse erfolgenden Vorschubs des Schraubwerkzeugs gekoppelt ist .

Bei derartigen bekannten Schraubautomaten wird die Betätigungseinrichtung beispielsweise mittels eines Luftmotors zur Erzeugung der Drehbewegung und einer pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheit zur Erzeugung des Vorschubs angetrieben .

Nachteilig an der Verwendung von Luftmotoren und pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheiten ist die Tatsache, daß zur Erzeugung von Drehbewegung und Vorschub zwei unterschiedliche Betätigungseinrichtungen, nämlich ein Luftmotor und eine pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit benötigt werden, was natürlich mit zusätzlichen Fertigungskosten verbunden ist.

Weiterhin ist von Nachteil, daß der Betrieb der beiden Betätigungseinheiten einerseits mit einem relativ lauten Geräusch verbunden ist und andererseits dafür gesorgt werden muß, daß die den Motor und den Kolben beaufschlagende Luft geölt wird, was aufgrund von nicht vollkommen vermeidbaren Ölspritzern oftmals zu unerwünschten Verschmutzungen führt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schraubautomaten der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß dessen Herstellung kostengünstiger durchführbar wird, wobei insbesondere sowohl Drehbewegung als auch Vorschub mit einer einheitlichen Betätigungseinrichtung erzeugbar sein sollen. Gleichzeitig soll eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Schraubautomaten ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betätigungseinrichtung ein drehend antreibbares und mit dem Schraubwerkzeug verbundenes erstes Gewindeelement sowie zumindest ein mit dem ersten Gewindeelement in Wirkverbindung stehendes und mit der Spannbüchse verbundenes zweites Gewindeelement aufweist, wobei durch die Vorsehung von zwei unterschiedlichen Gewindesteigungen am ersten und/oder zweiten Gewindeelement bei gleichbleibender Drehzahl des ersten Gewindeelements zwei unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten erzeugbar sind.

Erfindungsgemäß wird also im Unterschied zum Stand der Technik auch die Vorschubbewegung letzlich von einer Drehbewegung abgeleitet, wobei sowohl Dreh- als auch Vorschubbewegung mittels zweier zusammenwirkender Gewindeelemente erzeugt werden. Dabei sind durch die Vorsehung von zwei unterschiedlichen Gewindesteigungen verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten erzeugbar. Diese verschiedenen Vorschubgeschwindig- keiten sind von wesentlicher Bedeutung für einen mit hoher Taktrate erfolgenden Betrieb des Schraubautomaten, da beispielsweise bei Schraubautomaten mit automatischer Schraubenzuführung dafür gesorgt werden muß, daß das Schraubwerkzeug nach einem abgeschlossenen Schraubvorgang sehr schnell aus dem Bereich der Spannbüchse zurückgezogen werden kann, um zu vermeiden, daß eine neu zugeführte Schraube während des Zuführvorgangs mit dem Schraubwerkzeug kollidiert. Nachdem die neue Schraube zugeführt wurde, muß wiederum schnell dafür gesorgt werden, daß das Schraubwerkzeug in den Bereich der Spannbüchse verfahren wird, da die neu zugeführte Schraube dort vom Schraubwerkzeug in üblicher Weise von federnd vorge- spannten Elementen der Spannbüchse gehalten werden muß.

Wenn also - wie bei der Erfindung - ein schnelles Bewegen des Schraubwerkzeugs von der Spannbüchse weg und anschlies- send wieder zur Spannbüchse hin ermöglicht wird, kann dafür gesorgt werden, daß nach einem abgeschlossenen Schraubvorgang in kürzest möglicher Zeit eine neue Schraube zugeführt und als fest vorstehende Schraube zwischen Spannbüchse und Schraubwerkzeug gehalten werden kann. Eine auf diese Weise gehaltene Schraube ist dann bereit für einen neuen Einschraubvorgang .

Wenn nun erfindungsgemäß trotz gleichbleibender Drehzahl des ersten Gewindeelements zwei verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten vorgesehen werden können, kann einerseits die schnelle Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse ermöglicht werden, und andererseits ist aber auch sichergestellt, daß das während des Schraubvorgangs erforderliche Herausdrücken der Schraube aus der Spannbüchse mit einer geringeren Vorschubgeschwindigkeit und somit ausreichend langsam erfolgt, so daß ein einwandfreier Schraubvorgang gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird sowohl die für das Einschrauben erforderliche Drehbewegung des Schraubwerkzeugs als auch der für den Betrieb des Schraubautomaten erforderliche Vorschub durch eine Drehung des ersten, antreibbaren Gewindeelements erreicht. Der drehende Antrieb des Gewindeelements kann dabei beispielsweise mittels eines aus einem Versorgungsnetz oder einem Akkumulator gespeisten Elektromotors vorgenommen werden. Erfindungsgemäß ist es also nicht mehr nötig, eine pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit bzw. einen Luftmotor einzusetzen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachtei^¬ le werden somit durch die Erfindung beseitigt. Gleichzeitig ist jedoch sichergestellt, daß hinsichtlich der Betriebsgeschwindigkeit bzw. der Taktrate des Schraubautomaten keine Einbußen hingenommen werden müssen, da aufgrund der beiden unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten eine ausreichend schnelle Betriebsweise des Schraubautomaten gewährleistet werden kann.

Bevorzugt ist es, wenn das erste Gewindeelement als Gewindespindel ausgebildet wird und das zweite Gewindeelement als Mutter ausgeführt ist. Die Mutter kann in diesem Fall ein mit der Gewindespindel zusammenwirkendes Innengewinde und ein mit einem Hülsenelement zusammenwirkendes Außengewinde aufweisen, wobei das Hülsenelement dann ein entsprechendes Innengewinde besitzt und vorzugsweise mit der Spannbüchse verbunden ist .

Durch ein Drehen der Gewindespindel kann dann zum einen erreicht werden, daß sich die Mutter entlang der Achse der Gewindespindel bewegt, zum anderen kann - beispielsweise nachdem die entlang der Spindel laufende Mutter ihre An- schlagstellung erreicht hat - durch eine gemeinsam mit der Gewindespindel erfolgende Drehung der Mutter erreicht werden, daß sich das Hülsenelement entlang der Achse der Mutter, die mit der Achse der Gewindespindel zusammen ällt, bewegt .

Wenn nun also das zwischen Hülsenelement und Mutter wirksame Gewinde eine andere Steigung besitzt als das zwischen Gewindespindel und Mutter wirksame Gewinde, können durch eine Drehbewegung der Gewindespindel mit konstanter Drehgeschwindigkeit unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen Gewindespindel und Hülsenelement erzielt werden. Da die Gewindespindel mit dem Schraubwerkzeug und das Hülsenelement mit der Spannbüchse verbunden ist, werden dementsprechend auch unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse erreicht.

Da die Gewindespindel in der Regel fest mit einem stationär im Gehäuse des Schraubautomaten angeordneten Elektromotor gekoppelt wird, ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn das Schraubwerkzeug relativ zum Gehäuse des Schraubautomaten keine Vorschubbewegung durchführt, sondern stattdessen die Spannbüchse gegenüber dem Schraubwerkzeug zurückgezogen wird. Im Ergebnis kommt dieses Zurückziehen der Spannbüchse einem Vorschub des Schraubwerkzeugs gegenüber der Spannbüchse gleich.

Da der für den Schraubvorgang benötigte Vorschubweg kleiner ist als der für das Zurückziehen des Schraubwerkzeugs aus dem Bereich der Spannbüchse erforderliche Vorschubweg, ist es im Rahmen der Erfindung sinnvoll, die Steigung des Innengewindes der Mutter bzw. die Steigung des Gewindes der Gewindespindel größer auszubilden als die Steigung des Außengewindes der Mutter bzw. des Innengewindes des Hülsenelements. Hülsenelement und Mutter besitzen eine geringere axiale Erstreckung als die Gewindespindel, so daß bei den erwähnten Steigungsverhältnissen eine schnelle Vorschubbewegung über die relativ große Axialerstreckung der Gewindespindel und eine vergleichsweise langsame Vorschubbewegung über die vergleichsweise geringe Axialerstreckung von Mutter bzw. Hülsenelement erzeugt werden kann.

Um sicherzustellen, daß ausgehend von einer Position, in der sich Mutter und Hülsenelement beide in einer vorderen oder beide in einer hinteren Anschlagstellung befinden, immer zuerst die Mutter entlang der Gewindespindel und anschließend erst das Hülsenelement entlang der Mutter bewegt wird, kann das Außengewinde der Mutter in Zusammenwirkung mit dem Hül^¬ senelement schwergängiger als das Innengewinde der Mutter in Zusammenwirkung mit der Gewindespindel ausgebildet werden. So wird sich immer zuerst die Mutter bezüglich der Gewindespindel in ihre Anschlagstellung bewegen, bevor eine Relativbewegung zwischen Mutter und Hülsenelement einsetzt.

Vorstehendes Merkmal wird am einfachsten dadurch realisiert, daß die Gewindespindel als leichtgängige Kugelspindel und das Außengewinde der Mutter als Feingewinde ausgeführt wird.

Um die Drehgeschwindigkeit des Schraubwerkzeugs während des Einschraubvorgangs steuern zu können, kann die Drehgeschwindigkeit des ersten Gewindeelements bzw. der Gewindespindel zumindest während der Wirkung des die geringere Steigung aufweisenden Gewindes, also z.B. des Außengewindes der Mutter, regelbar sein.

Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Schraubautomat mit einer Kupplung versehen, welche zur Entkopplung der Drehbewegung des ersten Gewindeelements von der dadurch erzeugten Vorschubbewegung dient . Durch eine solche Kupplung wird erreicht, daß nicht immer zwangsweise bei einer Drehung des ersten Gewindeelements eine axial gerichtete Relativbewegung zwischen Spannbüchse und Schraubwerkzeug erfolgt . Die genannte Kupplung wird insbesondere so ausgebildet, daß sie eine Entkopplung von Drehbewegung und Vorschub bewirkt, wenn eine Schraube aufgrund eines zuvor erfolgten Vorschubs vollständig aus der Spannbüchse herausgedrückt wurde. Sobald nämlich die Schraube vollständig von der Spannbüchse freigegeben wird, ist kein weiterer Vorschub mehr nötig, es soll jedoch noch möglich sein, den Schraubvorgang zu Ende zu führen. Folglich ist es vorteilhaft, wenn in diesem Fall - bei nicht mehr in der Spannbüchse gehaltener Schraube - eine Fortsetzung des Schraubvorgangs bzw. der Drehbewegung des Schraubwerkzeugs ohne gleichzeitige Erzeugung einer axialen Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse erfolgen kann. Genau dies wird durch die genannte Kupplung er- reicht .

Vorzugsweise wird die Kupplung in dem bereits genannten Hülsenelement vorgesehen, wobei sie insbesondere mittels eines ersten Konus und eines zweiten Konus realisiert ist, deren Zusammenwirken in dem Augenblick aufhebbar ist, in dem eine Schraube vollständig von der Spannbüchse freigegeben wird.

Der erste Konus kann dabei mit einem Element der Hülse verbunden sein, welches das Innengewinde der Hülse aufweist. Ebenso ist es möglich, den ersten Konus direkt mit dem Innengewinde der Hülse zu versehen.

Der zweite Konus, der radial außerhalb des ersten Konus vorgesehen werden kann, wird vorteilhafterweise direkt oder indirekt mit der Spannbüchse verbunden. So wird erreicht, daß immer dann, wenn der erste Konus in Eingriff mit dem zweiten Konus steht, d.h. wenn die Kupplung nicht gelöst ist, eine axial gerichtete Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse erfolgt, sobald die Gewindespindel in Drehung versetzt wird. Lediglich dann, wenn der erste Konus vom zweiten Konus gelöst ist, bewirkt eine Drehung der Gewindespindel keine axial gerichtete Relativbewegung zwischen Spannbüchse und Schraubwerkzeug. In letztgenanntem Fall erzeugt die Drehbewegung der Gewindespindel ausschließlich eine Drehbewegung des Schraubwerkzeugs, welche beispielsweise erforderlich ist, um einen Schraubvorgang zu Ende zu führen, nachdem die Schraube von der Spannbüchse freigegeben wurde .

Vorteilhaft ist es, wenn im Rahmen der Erfindung die Mutter und die Hülse auswechselbar sind, da in diesem Fall verschiedene Sätze von Muttern und Hülsen bereitgestellt werden können, die mit unterschiedlichen Gewindesteigungen versehen sind. Diese Gewindesteigungen zwischen Mutter und Hülse be- stimmen letztlich die Geschwindigkeit der axial gerichteten Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse während des Einschraubens einer Schraube. Da aufgrund der Bereitstellung verschiedener Sätze von Muttern und Hülsen demzufolge verschiedene Geschwindigkeiten bezüglich der genannten Relativbewegung gewählt werden können, ist es möglich, durch den gezielten Einsatz einer bestimmten Mutter/ Hülsen-Einheit die Geschwindigkeit der genannten Relativbewegung an die Steigung des Gewindes der jeweils verwendeten Schraube anzupassen.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung einsetzbar, wenn eine Schraubenzuführung oder ein Schraubenmagazin zur automatischen Einspeisung von Schrauben in die Spannbüchse vorgesehen ist, wobei die Schraubenzuführung insbesondere als schwenkbarer Zufuhrkanal ausgebildet wird.

Der schwenkbare Zufuhrkanal kann bei einem derart ausgebildeten Schraubautomaten zum Zweck des Zuführens einer Schraube immer dann in den Bereich der Spannbüchse eingeschwenkt werden, wenn das Schraubwerkzeug durch das erste Gewindeelement bzw. durch die Gewindespindel aus dem Bereich der Spannbüchse zurückgezogen ist . Durch ein nach dem Zuführen einer Schraube erfolgendes Verfahren des Schraubwerkzeugs in den Bereich der Spannbüchse wird der insbesondere federnd vorgespannte Zufuhrkanal durch das Schraubwerkzeug aus dem Bereich der Spannbüchse herausgedrückt und das Schraubwerkzeug kommt in Eingriff mit dem Schraubenkopf, wodurch die Schraube in der Spannbüchse letztlich fixiert wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn an einen erfindungsgemassen Schraubautomaten ein Schraubenmagazin derart angekoppelt wird, daß durch ein Zurückziehen und nachfolgendes Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch ein Vorschieben und nachfolgendes Zurückziehen der Spannbüchse die Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin auslösbar ist. Insbesondere kann hierbei - ähnlich einem aus dem Gebiet der Waffentechnik bekannten Magazinprinzip - das Schraubenmagazin derart angekoppelt werden, daß durch das Zurückziehen und nachfolgende Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch das Vorschieben und nachfolgende Zurückziehen der Spannbüchse ein Schraubenzufuhrkanal zum Zweck der Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin freigebbar ist.

Bei einem bevorzugten Verfahren zum Betrieb eines vorstehend beschriebenen Schraubautomaten werden Schraubwerkzeug und Spannbüchse relativ zueinander zwischen einer Grundstellung, einer Einschraubstellung, einer ersten Rückzugsstellung und einer zweiten Rückzugsstellung bewegt .

In der Grundstellung ist eine fest vorstehende Schraube in der Spannbüchse gehalten, in der Einschraubstellung erfolgt ein Festziehen der Schraube und in der ersten Rückzugsstellung bzw. während der Bewegung von der ersten Rückzugsstellung in die zweite Rückzugsstellung erfolgt ein Zuführen einer neuen Schraube zur Spannbüchse .

Nach dem Zuführen einer neuen Schraube erfolgt dann bevorzugt automatisch eine Bewegung des Schraubautomaten in seine Grundstellung, von der aus ein neuer Schraubvorgang mit fest vorstehender Schraube ausgelöst werden kann.

Bei Ausbildung eines Schraubautomaten mit Gewindespindel, Mutter und Hülse ist es bevorzugt, wenn in der Grundstellung Spindel und Mutter in einer Anschlagsstellung zueinander angeordnet sind, in der das Schraubwerkzeug möglichst weit in Richtung der Spannbüchse verfahren ist. Die Hülse befindet sich dabei gegenüber der Mutter in derjenigen Anschlagsstel- lung, in der der Abstand zwischen Schraubwerkzeug und Spann^¬ büchse noch möglichst groß ist. Ausgehend von der Grundstel- lung kann dann folglich nur noch eine Bewegung des Schraubwerkzeugs in Richtung der Spannbüchse erfolgen, indem Hülse und Mutter relativ zueinander in einer entsprechenden Richtung bewegt werden .

Besonders bevorzugt ist es, wenn in der Grundstellung bereits eine geringe Bewegung zwischen Hülse und Mutter in einer Richtung stattgefunden hat, in der das Schraubwerkzeug in Richtung der Spannbüchse verfahren wird, da auf diese Weise Schrauben mit verschieden großen Schraubenköpfen definiert in einer federnd vorgespannten Spannbüchse gehalten werden können. Die beschriebene Relativposition zwischen Hülse und Mutter in der Grundstellung bewirkt nämlich, daß bei verschieden großen Schraubenköpfen die Spannbüchse entgegen ihrer federnden Vorspannung mehr oder weniger aufgeweitet wird, so daß auch Schraubenköpfe verschiedener Größen auf jeden Fall durch die federnde Vorspannung der Spannhülse fest zwischen Spannhülse und Schraubwerkzeug gehalten werden können .

Weitere bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schraubautomaten bzw. eines Verfahrens zum Betrieb eines solchen Schraubautomatens sind in den Unteransprüchen beschrieben .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraubautomaten in seiner Grundstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraubautomaten in seiner Einschraubstellung, Fig. 2a eine Detailansicht der Fig. 2,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraubautomaten in einer ersten Rückzugsstellung, und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraubautomaten in einer zweiten Rückzugsstellung.

Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Schraubautomat ist folgendermaßen aufgebaut :

An ein Motorgehäuse 15 schließt sich in axialer Richtung ein Führungsrohr 2 an, in welchem u.a. eine mit der Motorwelle 17 gekoppelte Gewindespindel 12 angeordnet ist. An dem der Motorwelle 17 abgewandten Ende der Gewindespindel 12 ist eine Werkzeugaufnahme 18 vorgesehen, in welcher ein Schraubwerkzeug 11 auswechselbar gehalten ist.

Am Motorgehäuse 15 ist ein Auslöser 16 angeordnet, mittels welchem der im Motorgehäuse 15 untergebrachte Elektromotor ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.

Auf die Gewindespindel 12 ist eine Mutter 13 aufgeschraubt, wobei zwischen Gewindespindel 12 und Mutter 13 ein sehr leichtgängiges Rollengewinde wirksam ist .

Die Mutter 13 ist zumindest im vorderen Bereich ihres Außen- umfangs mit einem Außengewinde versehen, auf das eine aus einem ersten Konus 7 und einem zweiten Konus 6 bestehende Hülse aufgeschraubt ist. Zwischen Hülse 6, 7 und Mutter 13 ist ein Feingewinde wirksam, welches eine geringere Steigung als die Gewindespindel 12 aufweist und darüber hinaus zumindest geringfügig schwergängiger als das zwischen Gewindespin^¬ del 12 und Mutter 13 wirksame Rollengewinde ist. Die Hülse 6, 7 ist fest verbunden mit einem Kopplungsteil 1, welches als Hohlkörper ausgeführt ist, in dem die Werkzeugaufnahme 18, das Schraubwerkzeug 11 und die Hülse 6,7 geführt sind. Die Verbindung zwischen Kopplungsteil 1 und Hülse 6, 7 ist derart ausgebildet, daß zumindest die wesentlichen Axialbewegungen des zweiten, äußeren Konus 6 in axialer Richtung vom Kopplungsteil 1 mitvollzogen werden.

Am Außenumfang des Kopplungsteils 1 ist eine Halterung 19 für einen Schwenkarm 5 eines Zufuhrkanals sowie einen Zuführ- schlauch 4 ausgebildet .

Der Schwenkarm 5 ist in der Halterung 19 gelenkig gelagert, so daß er aus einer Schraubenzufuhrposition in eine Warteposition und umgekehrt verschwenkbar ist.

An dem der Hülse 6, 7 abgewandten Ende des Kopplungsteils 1 ist eine Spannbüchse 3 angeordnet, welche federnd aufweitbar ist, um auf diese Weise eine in der Spannbüchse 3 gehaltene Schraube 20 freizugeben.

In der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung ist der Schraubenkopf 21 zwischen Elementen der Spannbüchse 3 und dem Schraubwerkzeug 11 eingespannt und auf diese Weise in einer definierten Position fixiert.

Der genaue Aufbau desjenigen Bereichs des dargestellten Schraubautomaten, der die Hülse 6, 7, die Mutter 13 und die Gewindespindel 12 aufweist, wird nachfolgend unter Bezug^¬ nahme auf die Detailansicht gemäß Fig. 2a erläutert:

Aus Fig. 2a ist ersichtlich, daß der äußere Konus 6 mit über seinen Umfang geringfügig hinausragenden ersten Anschlagzapfen 22 versehen ist, welche in der in Fig. 2a gezeigten Betriebsstellung an Wandungen von Durchbrechungen 25 an- schlagen, wobei die Durchbrechungen 25 in demjenigen Bereich des Kopplungsteils 1 ausgebildet sind, welcher den äußeren Konus 6 umgibt .

Das Kopplungsteil 1 erstreckt sich jedoch nicht nur in axialer Richtung in den Bereich des äußeren Konus 6, sondern deutlich darüber hinaus, insbesondere bis zum O-Ring 23, welcher im Bereich des motorseitigen Endes der Gewindespindel 12 angeordnet ist. Derjenige Bereich des Kopplungsteils 1, welcher radial außerhalb des ersten Konus 6, des zweiten Konus 7 sowie der Mutter 13 angeordnet ist, kann gleitver- schieblich im Führungsrohr 2 bewegt werden.

An das motorseitige Ende des ersten und innenliegenden Konus 7 schließen sich Kugeln 8 an, welche auf ihrer dem Konus 7 abgewandten Seite an einem Zwischenring 9 anliegen, welcher die Mutter 13 und in einem kleinen Bereich auch den Konus 7 umgibt und mit über seinen Umfang hinausragenden zweiten Anschlagzapfen 24 ausgestattet ist. Diese zweiten Anschlagzapfen ragen in zweite Ausnehmungen 26 hinein, welche in einem Bereich des Kopplungsteils 1 ausgebildet sind, der den Zwischenring 9 umgibt.

Die Abmessungen der ersten und zweiten Anschlagzapfen 22, 24 sowie der ihnen zugeordneten Ausnehmungen 25, 26 sind so gewählt, daß die Anschlagzapfen 22, 24 mit Spiel in den Ausnehmungen 25, 26 beweglich sind, wobei die zweiten Anschlagzapfen 24 in Richtung des Motors mehr Spiel haben als die Anschlagzapfen 22.

Das Kopplungsteil 1 ist an seinem motorseitigen Endbereich mit einem nach innen ragenden Anschlagring 27 versehen, wobei sich zwischen Anschlagring 27 und dem Zwischenring 9 Druckfedern 10 befinden. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß an dem spannbüchsensei- tigen Ende des zweiten Konus 6 ein weiterer O-Ring 28 vorgesehen ist, welcher mit seiner dem zweiten Konus 6 abgewandten Seite an einem entsprechend ausgebildeten Vorsprung des Kopplungsteils 1 anliegt .

Bei der in Fig. 2a dargestellten Einschraubstellung des Schraubautomaten muß gewährleistet sein, daß ein Drehen des Schraubwerkzeugs ohne gleichzeitige Axialbewegung zwischen Schraubwerkzeug 11 und Spannbüchse 3 möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der erste Konus 7 in dieser Position nicht in Eingriff mit dem zweiten Konus 6 befindet. Beim Übergang von der Grundstellung in die Einschraubstel- lung geht das Lösen des Konus 7 vom Konus 6 folgendermaßen vor sich:

Zuerst wird die Mutter 13 durch eine Drehung der Gewindespindel 12 in Richtung des Motors in ihre in Fig. 2a dargestellte Position verfahren. Anschließend erfolgt eine Bewegung des Konus 7 und des Konus 6 und damit des Kopplungsteils 1 aus der in Fig. 1 dargestellten Position in Richtung des Motors. Während dieser Bewegung wird die in Fig. 1 dargestellte Schraube 20 aus der Spannbüchse 3 herausgedrückt.

Kurz vor Beendigung dieser Bewegung schlägt das motorseitige Ende des Kopplungsteils 1 am O-Ring 23 an, wobei gleichzeitig die ersten Anschlagzapfen 22 zur Anlage an den Begrenzungswänden der ersten Ausnehmungen 25 kommen, wie dies in Fig. 2a dargestellt ist. In dieser Position sind die zweiten Anschlagzapfen 24 in den ihnen zugeordneten Ausnehmungen 26 noch weiter in Richtung Motor entgegen der Federkraft der Federn 10 beweglich, so daß durch ein weiteres Drehen der Gewindespindel 12 eine weitere Bewegung des ersten, innenliegenden Konus 7 in Richtung des Motors bewirkt wird, wobei gleichzeitig jedoch eine entsprechende Bewegung des äußeren, zweiten Konus 6 gesperrt ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich der erste Konus 7 vom zweiten Konus 6 löst und ein Drehen der Gewindespindel 12 möglich wird, ohne daß sich das Kopplungsteil 1 in Axialrichtung bewegt.

Wenn die Drehrichtung der Gewindespindel 12 im folgenden umgedreht wird, um die Betriebsstellung gemäß Fig. 3 zu erreichen, wird zuerst die Mutter 13 gemeinsam mit dem ersten Konus 7 in Richtung der Spannbüchse 3, also auch in Richtung des zweiten Konus 6 verfahren, wodurch der erste Konus 7 am zweiten Konus 6 zur Anlage kommt . Dabei erfolgt ein Festklemmen des ersten Konus 7 im zweiten Konus 6, so daß im Unterschied zu der in Fig. 2a dargestellten Einschraubstellung keine Relativ-Drehbewegung zwischen erstem Konus 7 und zweitem Konus 6 möglich ist.

Wenn Konus 7 und Konus 6 miteinander in Eingriff sind, löst eine Drehbewegung der Gewindespindel 12 grundsätzlich immer eine Axialbewegung des Kopplungsteils 1 und damit der Spannbüchse 3 aus .

Im folgenden wird ein Betriebszyklus eines erfindungsgemäßen Schraubautomaten unter Bezugnahme auf die Betriebsstellungen gemäß den Fig. 1 bis 4 erläutert:

In Fig. 1 ist die Grundstellung mit einer fest vorstehenden Schraube 20 gezeigt, wobei die fest vorstehende Schraube 20 durch das Schraubwerkzeug 11 in der Spannbüchse 3 gehalten ist. Die Mutter 13 befindet sich in ihrer hinteren Anschlag^¬ stellung, die Hülse 6, 7 in ihrer vorderen Anschlagstellung .

Durch Betätigung des Auslösers 16 wird die Gewindespindel 12 derart in Drehung versetzt, daß sich die Hülse 6, 7 in Rich^¬ tung des Motorgehäuses 15 bewegt, wobei durch die Drehung der Gewindespindel 12 gleichzeitig eine Drehung des Schraub- Werkzeugs 11 veranlaßt wird. Während dieses Vorgangs wird also unter gleichzeitiger Drehung der Schraube 20 die Spannbüchse 3 gegenüber dem Schraubwerkzeug 11 zurückgezogen, bis schließlich der Schraubenkopf 21 freigegeben wird. Dann befindet sich der Schraubautomat in der Betriebsstellung gemäß Fig. 2, die der Einschraubstellung entspricht.

In dieser Einschraubstellung ist es - wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2a bereits erläutert wurde - möglich, die Schraube 20 weiterhin zu drehen, ohne gleichzeitig eine axiale Relativbewegung zwischen Spannbüchse 3 und Schraubwerkzeug 11 zu bewirken.

In der in Fig. 2 dargestellten Einschraubstellung befinden sich sowohl Mutter 13 als auch Hülse 6, 7 in ihrer hinteren Anschlagstellung.

Nach Beendigung des Einschraubvorgangs wird die Drehrichtung der Gewindespindel 12 umgeschaltet, wodurch zuerst die Mutter 13 in ihre vordere Anschlagstellung verfahren wird. Die Hülse 6, 7 verbleibt vorerst in ihrer hinteren Anschlagstellung.

Durch die genannte Drehbewegung der Gewindespindel 12 wird erreicht, daß das Kopplungsteil 1 bzw. die Spannbüchse 3 nach vorne, weg vom Schraubwerkzeug 11 verfahren wird, was einem Zurückziehen des Schraubwerkzeugs 11 gegenüber der Spannbüchse 3 gleichkommt.

Das Schraubwerkzeug 11 wird dabei so weit zurückgezogen bzw. die Spannbüchse 3 wird dabei so weit nach vorne verschoben, daß der Schwenkarm 5 in den Bereich der Spannbüchse 3 ein^¬ schwenken kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Beim Verschieben der Spannbüchse 3 aus der in Fig. 2 darge^¬ stellten Position in die in Fig. 3 dargestellte Position wird folglich die Berührung zwischen Schraubwerkzeug 11 und Schwenkarm 5 aufgehoben, so daß der Schwenkarm 5 entsprechend seiner federnden Vorspannung in den Bereich der Spannbüchse 3 einschwenken kann. Auf diese Weise wird es möglich, eine neue Schraube 29 zuzuführen.

Während des Zuführens der neuen Schraube 29 dreht die Gewindespindel mit unveränderter Drehrichtung weiter, wodurch ein Verfahren der Hülse 6, 7 in ihre vordere Anschlagstellung bewirkt wird, was einem weiteren Verschieben der Spannbüchse 3 gleichkommt. Dies bedingt eine bedeutsame Zeitersparnis, da die Relativposition zwischen Hülse 6, 7 und Mutter 13 nunmehr bereits der Grundstellung gemäß Fig. 1 entspricht und die Zeit zum Verfahren in diese Grundstellung dafür genutzt werden kann, eine neue Schraube 29 zuzuführen.

In der in Fig. 4 dargestellten Betriebsstellung, in der eine neue Schraube 29 zugeführt wurde, befinden sich sowohl Hülse 6, 7 als auch Mutter 13 in ihrer jeweils vorderen Anschlagstellung .

In dieser Position erfolgt wiederum automatisch eine Umkehr der Drehrichtung der Gewindespindel 12, die bewirkt, daß die Mutter 13 in ihre hintere Anschlagstellung gemäß Fig. 1 verfahren wird, so daß die neue Schraube 29 nunmehr zwischen Schraubwerkzeug 11 und Spannbüchse 3 gehalten ist . In dieser Betriebsstellung, die der Grundstellung gemäß Fig. 1 entspricht, kann ein neuer Schraubvorgang zum Einschrauben der Schraube 29 beginnen.

Beim Verfahren der Spannbüchse 3 gegenüber dem Schraubwerkzeug 11 aus der in Fig. 4 dargestellten Rückzugsstellung in die in Fig. 1 dargestellte Grundstellung erfolgt eine Berührung zwischen Schraubwerkzeug 11 und Schwenkarm 5, welche letztlich dazu führt, daß der Schwenkarm 5 aus dem Bereich der Spannbüchse 3 in seine in Fig. 1 dargestellte Position herausgeschwenkt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Bereich der Spannbüchse 3 für das Schraubwerkzeug 11 frei zugänglich ist .

Bezüglich der vorstehend erläuterten Betriebsweise eines erfindungsgemäßen Schraubautomaten sei noch bemerkt, daß nach jeder Umkehr der Drehrichtung der Gewindespindel 12 zuerst eine Axialbewegung der Mutter 13 gemeinsam mit der Hülse 6, 7 erfolgt, bei der sich die Relativposition zwischen Mutter 13 und Hülse 6, 7 nicht ändert, woraufhin anschließend eine Bewegung der Hülse 6, 7 gegenüber der Mutter 13 stattfindet, während welcher die Mutter 13 keine Axialbewegung mehr ausführt. Diese Bewegungsabfolge wird dadurch erreicht, daß das Gewinde zwischen Gewindespindel 12 und Mutter 13 leichtgängiger als das Gewinde zwischen Mutter 13 und Hülse 6 , 7 ist .

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Betriebsweisen beschränkt . Es lassen sich noch eine Vielzahl von anderen Ausführungsformen und Betriebsweisen realisieren.

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Claims

Patentansprüche

1. Schraubautomat, insbesondere Handschrauber, mit einem Schraubwerkzeug (11) und einer Spannbüchse (3) zum Halten einer fest vorstehenden Schraube (20, 29), bei dem das Schraubwerkzeug (11) mit einer Betätigungseinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung und eines relativ zur Spannbüchse (3) erfolgenden Vorschubs des Schraubwerkzeugs (11) gekoppelt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Betätigungseinrichtung ein drehend antreibbares und mit dem Schraubwerkzeug (11) verbundenes erstes Gewindeelement (12) sowie zumindest ein mit dem ersten Gewindeelement (12) in Wirkverbindung stehendes und mit der Spannbüchse (3) verbundenes zweites Gewindeelement (13) aufweist, wobei durch die Vorsehung von zwei unterschiedlichen Gewindesteigungen am ersten und/oder zweiten Gewindeelement (12, 13) bei gleichbleibender Drehzahl des ersten Gewindeelements (12) zwei unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten erzeugbar sind.

2. Schraubautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewindelement als Gewindespindel (12) ausgebildet ist, wobei insbesondere das zweite Gewindelement als Mutter (13) mit einem mit der Gewindespindel (12) zusammenwirkenden Innengewinde und einem Außengewin^¬ de ausgebildet ist, wobei das Außengewinde mit einem ein Innengewinde aufweisenden Hülsenelement (6, 7) zusammenwirkt, welches mit der Spannbüchse (3) verbunden ist.

3. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Vorschub zwischen Schraubwerkzeug (11) und Spannbüchse (3) durch ein Zurückziehen der Spannbüchse (3) gegenüber dem Schraubwerkzeug (11) realisierbar ist, und/oder daß die Steigung des Innengewindes der Mutter (13) eine größere Steigung als deren Außengewinde aufweist, und/oder daß das Außengewinde der Mutter (13) in Zusammenwirkung mit dem Hülsenelement (6, 7) schwergängiger als das Innengewinde der Mutter (13) in Zusammenwirkung mit der Gewindespindel (12) ist.

4. Schraubautomat nach einem der Ansprüche 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (12) als leichtgängige Kugelspindel ausgeführt ist, und/oder daß das Außengewinde der Mutter (13) als Feingewinde ausgeführt ist.

5. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewindelement (12) von einem über einen Akkumulator oder ein Versorgungsnetz gespeisten Elektromotor angetrieben ist, und/oder daß die Drehgeschwindigkeit des ersten Gewindelements (12) zumindest während der Wirkung des die geringere Steigung aufweisenden Gewindes regelbar ist, und/oder daß eine Kupplung zur Entkopplung der Drehbewegung des ersten Gewindelements (12) von der dadurch erzeugten Vorschubbewegung vorgesehen ist, wobei insbesondere die Kupplung im Hülsenelement (6, 7) vorgesehen ist.

6. Schraubautomat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung mittels eines ersten Konus (7) und eines zweiten Konus (6) realisiert ist, deren Zusammen- wirken aufhebbar ist, wobei insbesondere der erste Konus (7) mit einem das Innengewinde der Hülse (6, 7) aufweisenden Element fest verbunden ist oder mit dem Innengewinde der Hülse (6, 7) versehen ist und vorzugsweise der zweite Konus (6) mit der Spannbüchse (3) verbunden is .

7. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mutter (13) und Hülse (6, 7) auswechselbar sind, um so verschiedenen Gewindesteigungen der zu verwendenden Schrauben (20, 29) Rechnung tragen zu können, und/oder daß eine Schraubenzuführung (4, 5) oder ein Schraubenmagazin zur Einspeisung von Schrauben (20, 29) in die Spannbüchse (3) vorgesehen ist.

8. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schraubenmagazin derart angekoppelt ist, daß durch ein Zurückziehen und nachfolgendes Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch ein Vorschieben und nachfolgendes Zurückziehen der Spannbüchse die Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin auslösbar ist, wobei insbesondere das Schraubenmagazin derart angekoppelt ist, daß durch das Zurückziehen und nachfolgende Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch das Vorschieben und nachfolgende Zurückziehen der Spannbüchse ein Schrau- benzufuhrkanal zum Zweck der Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin freigebbar ist.

9. Schraubautomat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich der Schraubenzuführung (4, 5) als schwenkbarer Zufuhrkanal (5) ausgebildet ist.

10. Verfahren zum Betrieb eines Schraubautomaten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Schraubwerkzeug (11) und Spannbüchse (3) relativ zueinander

- aus einer Grundstellung (Fig. 1) in eine Einschraubstellung (Fig. 2),

- aus der Einschraubstellung (Fig. 2) in eine erste Rückzugsstellung (Fig. 3),

- aus der ersten Rückzugsstellung (Fig. 3), in eine zweite Rückzugsstellung (Fig. 4) , und

- aus der zweiten Rückzugsstellung (Fig. 4) in die Grundstellung (Fig. 1) bewegt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundstellung eine fest vorstehende Schraube (20, 29) in der Spannbüchse (3) gehalten ist, daß in der

Einschraubstellung ein Festziehen der Schraube (20, 29) erfolgt und daß in der ersten Rückzugsstellung bzw. während der Bewegung von der ersten Rückzugsstellung in die zweite Rückzugsstellung ein Zuführen einer Schraube (20, 29) zur Spannbüchse (3) erfolgt, und/oder daß sich der Schraubautomat im Stillstand in seiner Grundstellung befindet .

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Festziehen einer Schraube (20, 29) automatisch eine Bewegung in die erste und zweite Rückzugstellung und schließlich wieder eine Bewegung in die Grundstellung erfolgt, in der der Schraubautomat zum Einschrauben einer weiteren festvorstehenden Schraube (20, 29) bereit ist, und/oder daß sich in der Grundstel- lung die Hülse (6, 7) in ihrer vorderen Anschlagstellung und die Mutter (13) in ihrer hinteren Anschlagstellung befinden, daß sich in der Einschraubstellung die Hülse (6, 7) und die Mutter (13) in ihrer hinteren Anschlagstellung befinden, daß sich in der ersten Rückzugsstellung die Hülse (6, 7) in ihrer hinteren Anschlagstellung und die Mutter (13) in ihrer vorderen Anschlagstellung befinden, und/oder daß sich in der zweiten Rückzugsstellung die Hülse (6, 7) und die Mutter (13) in ihrer vorderen Anschlagstellung befinden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Grundstellung die Hülse (6, 7) schon etwas aus ihrer vorderen Anschlagstellung in Richtung ihrer hinteren Anschlagstellung bewegt hat, um auf diese Weise verschieden große Schraubenköpfe (21) definiert in der Spannbüchse (3) halten zu können, und/oder daß in der Einschraubstellung die Drehbewegung des ersten Gewindeelements (12) von der dadurch erzeugbaren Vorschubbewegung entkoppelt ist, so daß die Drehung einer Schraube (20, 29) ohne gleichzeitige Vorschubbewegung ermöglicht wird.