Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen
von Schrauben nach der Gattung des Anspruchs 1.
[0002] Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt (DE-OS 34 16 344), die einen hülsenförmigen
Schraubenhalter hat, in dessen vorderen Bereich eine mittels einer Überwurfmutter
gehaltene Spannhülse vorgesehen ist, mit der die in das Werkstück einzudrehenden Schrauben
vor dem durchzuführenden Einschraubvorgang gehalten werden. Wenn der Kopf der jeweiligen
Schraube im Vergleich zu ihrem Schaftdurchmesser eine relativ große Höhe besitzt,
kann der Positioniervorgang mit Hilfe der elastischen Spannhülse insoweit zufriedenstellend
durchgeführt werden. Dann jedoch, wenn der Schraubenkopfdurchmesser relativ groß
ist bzw. eine von der zylindrischen Form stark abweichende Konfiguration hat, wie
z.B. bei Senkkopfschrauben, Rundkopfschrauben oder Linsenkopfschrauben, ist das Eindrehen
von Schrauben mit Hilfe dieser bekannten Vorrichtung schwierig und kein zufriedenstellender
Betrieb der Vorrichtung gewährleistet.
Vorteile der Erfindung
[0003] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber folgende Vorteile.
Sie ermöglicht eine gute Positionierung der einzudrehenden Schrauben sowie eine einwandfreie
Freigabe der Schraube. Bei allem ist die Vorrichtung außerordentlich einfach im Aufbau,
betriebssicher und kostengünstig. Sie besteht nur aus wenigen Einzelteilen. Die schwenkbaren
beiden Zangenbacken stellen eine einwandfreie Freigabe der eingeschraubten Schraube
sicher. Sie schaffen zugleich die Voraussetzungen dafür, daß eine sehr genaue Zentrierung
der jeweiligen Schraube möglich ist und sich aufgrund der guten Zentrierung ein gutes
Findeverhalten zwischen Schraubwerkzeug und Schraube ergibt. Ferner sind die Voraussetzungen
dafür geschaffen, daß selbst bei einem Nichtfinden oder einem außermittigen Kraftangriffspunkt
des Schraubwerkzeuges in bezug auf die Schraube einem einseitigen Öffnen der Zangenbacken
und daraus resultierenden Abkippen der Schraube vorgebeugt ist.
[0004] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 - 10.
Durch die federelastische Rückstellkraft, die zwischen beiden Zangenbacken wirksam
ist, ist nach dem Öffnen beider Zangenbacken ein selbststätiges Schließen gewährleistet.
Die Gestaltung ist einfach, in ihrer Funktion von außen zu übersehen, wartungsfreundlich,
betriebssicher und kostengünstig.
[0005] Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt such aus Anspruch 11
und den folgenden Ansprüchen 12 - 15. Aufgrund dieser getrieblichen Zwangskopplung,
insbesondere Verzahnung, zwischen beiden Zangenbacken ist ein paralleles Öffnen beider
Zangenbacken gewährleistet. Dadurch ist ein gerader, axialer Ausschub der Schraube
durch das Schraubwerkzeug gewährleistet. Der Gefahr einer etwaigen einseitigen Öffnung
der Zangenbacken und des Abkippens der Schraube wird durch die getriebliche Zwangskopplung
begegnet. Die Vorrichtung arbeitet damit zuverlässig. Dies ist mit einfachen Mitteln
erreicht.
[0006] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus Anspruch 16. Die kegelstumpfförmige
Ringfläche wird beim Durchschieben der Schraube vom Schraubenkopf beaufschlagt, wodurch
die Zangenbacken gegen die Wirkung der Federkraft, die dabei die Anlage der Ringfläche
am Schraubenkopf sichert, geöffnet werden. Nach dem Eindrehen der Schraube in das
Werkstück und der erfolgenden Rückhubbewegung der Vorschubstange, die zugleich die
Drehbewegung ausführt, schließen sich die Zangenbacken unter der Wirkung der sich
entspannenden Feder selbsttätig und nehmen die geschlossene Ausgangsstellung wieder
ein.
[0007] Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Zeichnung
[0008] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweile geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung
zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben,
Fig. 2 einen teilweisen schematischen Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, wie Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Einzelheit IV in Fig. 3 in größerem Maßstab,
Fig. 5 einen schematischen Schnitt entlang der Linie V - V in Fig. 3.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
[0009] Die gezeigte Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben weist
in ihrem oberen Bereich eine Aufnahmeplatte 10 auf, die mittels nicht dargestellter
Schrauben an einem Vorschubabtrieb 11 befestigt ist. Der Vorschubabtrieb 11 besitzt
in seinem Inneren ein nicht dargestelltes Stirnradgetriebe, das die von einem Schrauber
12 abgegebene Drehbewegung auf eine Hohlwelle 13 überträgt. Die Hohlwelle 13 enthält
eine innere Keilverzahnung, in die eine als Keilwelle ausgebildete Stange 14 eingreift,
so daß die Stange 14 über die Hohlwelle 13 gleichzeitig mit dieser in Drehung versetzbar
ist. Die Stange 14 ist in Achsrichtung verschiebbar. Die vertikale Verschiebebewegung
der Stange 14 wird mit Hilfe eines Teil des Vorschubabtriebes 11 bildenden, z.B. pneumatischen,
Zylinders 15 bestimmt, dessen Kolben auf die Stirnfläche der Stange 14 arbeitet.
Am freien unteren Ende der Stange 14 ist ein auswechselbares Schraubwerkzeug 16, beispielsweise
eine Schraubenzieherklinge, befestigt, das z.B. in die Stange 14 eingeschraubt ist.
[0010] An der Aufnahmeplatte 10 ist ferner mittels Schrauben ein Flansch 17 mit sich daran
anschließender Hülse 9 befestigt. Durch die Hülse 9 ist die vom Vorschubabtrieb 11
ausgehende Hohlwelle 13 hindurchgeführt. Die Hülse 9 trägt zumindest auf ihrem unteren
äußeren Umfangsbereich ein Außengewinde, auf das eine mit einem entsprechenden Innengewinde
versehene Haltehülse 18 aufgeschraubt ist. Die Haltehülse 18 besteht z.B. aus zwei
Halbschalen und ist im unteren Bereich auf ihrer inneren Umfangsfläche mit einer inneren
Ringnut 8 versehen, in der mehrere Kugeln 19 lagern, die mit einem Umfangsteil in
eine entsprechende Ringnut 7 einer Zangenhülse 20 eingreifen. Die Zangenhülse 20
ist mit ihrem oberen Hülsenende auf der Hülse 9 geführt, gehalten und zentriert, wobei
das obere Hülsenende der Zangenhülse 20 vom unteren Ende der Haltehülse 18 übergriffen
ist. Die Zangenhülse 20 enthält eine zentrale und nach unten offene Bohrung 21, deren
Durchmesser zumindest geringfügig größer als derjenige der Stange 14 mit Schraubwerkzeug
16 ist. Die Bohrung 21 verläuft koaxial zur Stange 14. Der untere Abschnitt 22 der
Zangenhülse 20 ist auf zwei diametral gegenüberliegenden Außenseiten 23 und 24 abgeflacht
(Fig. 1). In diesem Bereich sind zwei Zangenbacken 25 und 26 mittels Stiften an der
Zangenhülse 20 um zugeordnete Querachsen 27 bzw. 28 schwenkbar gelagert.
[0011] Im Inneren enthält jeder Zangenbacken 25 und 26 einen im Querschnitt halbkreisförmigen
Kanal, wobei sich beide Kanäle im geschlossenen Zustand beider Zangenbacken 25, 26
zu einer Bohrung 29 ergänzen, die der Bohrung 21 der Zangenhülse 20 entspricht und
mit dieser fluchtet. In der Bohrung 21 und 29 ist eine einzudrehende Schraube 30 aufnehmbar.
[0012] Die Zufuhr der einzuschraubenden Schrauben 30 erfolgt seitlich z.B. durch einen Schlauch
31 oder ein nicht gezeigtes Zuführrohr. Der Schlauch 31 ist mit einer nicht gezeigten
Abgabevorrichtung für die Abgabe einzelner Schrauben 30 verbunden. Das untere Ende
des Schlauches 31 ist an eine schräge Bohrung 32 in der Zangenhülse 20 angeschlossen,
die in die Bohrung 21 einmündet.
[0013] Durch Verdrehen der Haltehülse 18 ist eine vertikale Verstellung der Zangenhülse
20 z.B. in einem Bereich von +/- 10 mm möglich. So lassen sich einzelne Parameter
einstellen und eine Feinjustierung der Verschwenkung der beiden verschwenkbaren Zangenbacken
25, 26 vornehmen. Über die Kugeln 8 ist die Zangenhülse 20 mit den beiden Zangenbacken
25, 26 um die Längsmittelachse der Zangenhülse 20 relativ zum Flansch 17 mit Hülse
19 drehbar.
[0014] Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, sind die beiden Zangenbacken 25, 26 etwa
schnabelartig geformt. Sie laufen außen zum freien Ende hin etwa kegelstumpfförmig
zu. In der gezeigten Schließstellung komplettieren sich beide Zangenbacken 25, 26
zu einer Hülse mit gemeinsamen inneren Durchlaßkanal 29 in Form der Bohrung. Der
Schraubenzuführkanal in Form der Bohrung 21 fluchtet mit der Stange 14 und ferner
mit diesem Durchlaßkanal 29 beider Zangenbacken 25, 26.
[0015] Aus Fig. 2 - 4 geht hervor, daß die Querachsen 27 und 28 jeweils auf gleicher Höhe
und dabei parallel zueinander verlaufen. Beide Zangenbacken 25, 26 sind mittels Federkraft
in ihre Schließstellung gezwungen. Hierzu befindet sich auf jeder flachen Außenseite
23, 24 der Zangenhülse 20 eine Feder 33 bzw. 34, die als Druckfeder und hierbei als
zylindrische Schraubenfeder ausgebildet ist. Jede Feder 33, 34 befindet sich gemäß
Fig. 3 auf der Seite der Querachsen 27, 28 und dabei in Abstand von diesen, die den
nach unten weisenden freien Enden der Zangenbacken 25, 26 abgewandt ist. Dies ist
mithin die in Fig. 1 - 3 nach oben weisende Seite.
[0016] Im Bereich der abgeflachten Ausbildung der Zangenhülse 20 mit den abgeflachten Außenseiten
23 und 24 weist jeder Zangenbacken 25, 26 einen etwa U-förmigen Gabelteil mit jeweils
zwei Gabelschenkeln 25a, 25b bzw. 26a, 26b auf, die den abgeflachten Teil der Zangenhülse
20 zwischen sich aufnehmen und an den jeweils zugewandten abgeflachten Außenseiten
23, 24 anliegen, Die Gabelschenkel 25a, 25b sowie 26a, 26b enthalten auf der Höhe
der Federn 33, 34 auf der jenen zugewandten Seite offene Aufnahmen 35a, 35b und 36a,
36b, die hier als Sacklochbohrungen ausgebildet sind und der Aufnahme, Abstützung
und Zentrierung der Enden der jeweiligen Federn 33, 34 dienen.
[0017] Eine wesentliche Besonderheit der Vorrichtung liegt darin, daß zwischen beiden Zangenbacken
25, 26 eine getriebliche Zwangskopplung vorgesehen ist derart, daß die Zangenbacken
25, 26 parallel öffnen und schließen, d.h. eine Öffnungsbewegung des einen Zangenbackens
25 zwangsläufig eine gleichzeitige und gleich große Öffnungsbewegung des anderen Zangenbackens
26 und umgekehrt zur Folge hat. Die getriebliche Zwangskopplung ist aus miteinander
in Eingriff stehenden Verzahnungen gebildet, von denen bei der Darstellung in Fig.
3 und 4 lediglich die Verzahnung 37 am Gabelschenkel 25b des einen Zangenbackens 25
und die Verzahnung 38 am Gabelschenkel 26b des anderen Zangenbackens 26 zu erkennen
sind. Die Verzahnungen 37, 38 sind undrehbar fest mit den Zangenbacken 25, 26 verbunden.
Sie sind durch einen mit Stirnzähnen 39 bzw. 40 versehenen Zahnradabschnitt gebildet,
der sich mit den Stirnzähnen 39, 40 im Bogen um die zugeordnete Querachse 27 bzw.
28 als Mittelpunkt erstreckt, wobei die Zähne 39, 40 miteinander in Eingriff stehen.
In gleicher Weise wie die beiden sichtbaren Gabelschenkel 25b und 26b mit den Verzahnungen
37 bzw. 38 versehen sind, tragen auch die im Bereich der flachen Außenseite 24 der
Zangenhülse 20 verlaufenden anderen Gabelschenkel 25a, 26a entsprechende Verzahnungen,
die ebenfalls miteinander in Eingriff stehen. Unbedingt zwingend ist dies nicht, hat
jedoch den Vorteil einer symmetrischen Belastung. Die jeweilige Verzahnung 37, 38
ist zumindest im wesentlichen oberhalb der jeweiligen Querachse 27 bzw. 28 vorgesehen
(Fig. 4). Eine Anordnung von Zähnen 39, 40 nach unten über diese Höhe hinaus ist nicht
notwendig, da beim zwangsläufigen Öffnen beider Zangenbacken 25, 26 diese um die
Querachse 27 bzw. 28 in Richtung des Pfeiles 41 bzw. 42 und dabei so schwenken, daß
die freien Enden der Zangenbacken 25, 26 in Fig. 3 nach links bzw. rechts und voneinander
weg geschwenkt werden.
[0018] Eine weitere wichtige Besonderheit liegt darin, daß die beiden Zangenbacken 25, 26
im Endbereich ihres inneren Durchlaßkanales 29 eine sich zum Ende hin etwa kegelstumpfförmig
verjüngende Ringfläche 43 aufweisen, die zu einem dazu koaxialen Auslaßkanal 44 überleitet,
in den der Schaft der Schraube 30 paßt.
[0019] Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Auf ein Startsignal hin schaltet sich der Schrauber
12 ein. Der Zylinder 15 wird mit Druck versorgt, der dessen nicht gezeigten Vorschubkolben
beaufschlagt. Über diesen wird die Stange 14 mit dem eingeschraubten Schraubwerkzeug
16 nun in Fig. 1 - 3 nach unten verschoben, bis das Schraubwerkzeug 16 mit der zugeordneten
Eintiefung in Form eines Schlitzes oder Kreuzschlitzes der Schraube 30 in Eingriff
kommt. Ist dieser Findevorgang beendet, so erfolgt eine Hubbewegung des Schraubwerkzeuges
16 in Fig. 1 - 3 weiter nach unten, bei der die Schraube 30 mit ihrem Kopf gegen die
schräge Ringfläche 43 im unteren Endbereich beider Zangenbacken 25, 26 geschoben wird.
Durch diese Kraft werden die beiden Zangenbacken 25, 26 gegen die Wirkung der Federn
33, 34 derart um die Querachsen 27, 28 geschwenkt, daß sich die Zangenbacken 25,
26 im unteren Endbereich voneinander weg bewegen und damit öffnen.
[0020] Nach dem erfolgten Einschrauben der Schraube 30 in das nicht weiter gezeigte Werkstück
erfolgt eine gegensinnige, d.h. in Fig. 1 - 3 nach oben gerichtete, Rückhubbewegung
der Stange 14 mit Schraubwerkzeug 16, die zur Folge hat, daß sich unter der Wirkung
der sich entspannenden Federn 33, 34 die Zangenbacken 25, 26 gegensinnig zu den Pfeilen
41, 42 in die gezeigte Schließstellung bewegen, in der sie sich zu einer geschlossenen
Hülse, wie gezeigt, komplettieren.
[0021] Sollte sich beim Verschieben der Stange 14 mit Schraubwerkzeug 16 in den Schlitz
oder Kreuzschlitz im Kopf der Schraube 30 kein selbsttätiges Finden ergeben oder ein
ausmittiger Kraftangriffspunkt des Schraubwerkzeuges 16 in bezug auf die Schraube
30, so erfolgte bei bisher bekannten Vorrichtungen kein ordnungsgemäßer Schraubvorgang,
sondern vielmehr ein Abkippen der Schraube 30 durch ein einseitiges Öffnen einzelner
Zangenbacken. Dadurch hingegen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die beiden
Zangenbacken 25, 26 über die Verzahnungen 37, 38 mit den Zähnen 39 bzw. 40 getrieblich
zwangsgekoppelt sind, sind derartige Schwierigkeiten vermieden. Die Verzahnung gewährleistet
ein paralleles gleichzeitiges und gleichweites Öffnen beider Zangenbacken 25, 26 und
garantiert somit einen axialen, geraden und zentrischen Ausstoß der Schraube 30
durch das Schraubwerkzeug 16.
1. Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben, mit einer der
Aufnahme einzelner Schrauben (30) dienenden Hülse (20) sowie einer innerhalb der
Hülse (20) drehbar und längsverschiebbar angeordneten Stange (14), die am vorderen
Ende ein Schraubwerkzeug (16) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülse (20) zwei sich in ihrer Schließstellung zu einer Hülse mit gemeinsamen
inneren Durchlaßkanal (29) komplettierende, jeweils etwa schnabelartige Zangenbacken
(25, 26) schwenkbar gehalten sind, welche der Erfassung des Schaftes einer einzudrehenden
Schraube (30) dienen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenzufuhrkanal (21) innerhalb der Hülse (20) mit der Stange (14) und
dem inneren Durchlaßkanal (29) beider Zangenbacken (25, 26) fluchtet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zangenbacken (25, 26) um zur Längsachse der Hülse (20) jeweils querverlaufende
Querachsen (27 bzw. 28) schwenkbar gehalten sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Querachsen (27, 28) auf gleicher Höhe und zueinander parallel verlaufen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß beide Zangenbacken (25, 26) mittels Federkraft (33, 34) in ihre Schließstellung
gezwungen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens eine in Abstand von den Querachsen (27, 28) angeordnete Feder (33, 34),
deren eines Ende an einem Zangenbacken (25) und deren anderes Ende am anderen Zangenbacken
(26) angreift.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Feder (33, 34) als Druckfeder, insbesondere zylindrische
Schraubenfeder, ausgebildet und auf der Seite der Querachsen (27, 28) in Abstand von
diesen angeordnet ist, die den freien Enden der Zangenbacken (25, 26) abgewandt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) im Bereich der Zangenbacken (25, 26) zwei zueinander etwa parallel
verlaufende, abgeflachte Außenflächen (23, 24) aufweist und daß jeder Zangenbacken
(25, 26) in diesem Bereich einen etwa U-förmigen Gabelteil aufweist, dessen beide
Gabelschenkel (25a, 25b und 26a, 26b) den abgeflachten Hülsenteil zwischen sich aufnehmen
und an den jeweils zugewandten abgeflachten Außenflächen (23, 24) anliegen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder abgeflachten Außenfläche (23, 24) zwischen den dortigen Gabelschenkeln
(25a, 25b und 26a, 26b) der Zangenbacken (25, 26) eine Feder (33, 34), insbesondere
Druckfeder, angeordnet ist, die sich mit einem Ende am Ende des Gabelschenkels (25a,
25b) des einen Zangenbackens (25) und mit ihrem anderen Ende am Ende des Gabelschenkels
(26a, 26b) des anderen Zangenbackens (26) abstützt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschenkel (25a, 25b und 26a, 26b) jedes Zangenbackens (25, 26) Aufnahmen
(35a, 35b und 36a, 36b), z.B. Sacklochbohrungen, enthalten, in die die Enden der
jeweiligen Feder (33, 34), insbesondere Druckfeder, eingreifen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, gekennzeichnet durch eine getriebliche Zwangskopplung zwischen beiden Zangenbacken (25, 26), derart, daß
eine Öffnungsbewegung des einen Zangenbackens zwangsläufig eine gleichzeitige und
gleich große Öffnungsbewegung des anderen Zangenbackens zur Folge hat.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebliche Zwangskopplung aus miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen
(37, 38) gebildet ist, die undrehbar fest mit den Zangenbacken (25 bzw. 26) verbunden
sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zangenbacken (25, 26) einen mit Stirnzähnen (39 bzw. 40) versehenen Zahnradabschnitt
aufweist, der sich mit den Stirnzähnen (39 bzw. 40) im Bogen um die zugeordnete Querachse
(27 bzw. 28) als Mittelpunkt erstreckt, wobei die Verzahnungen (37 bzw. 38) beider
Zangenbacken (25 bzw. 26) miteinander in Eingriff stehen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zangenbacken (25, 26) an jedem Gabelschenkel (25a, 25b und 26a, 26b) eine
Verzahnung (37, 38) trägt und daß jede Verzahnung mit der ihr zugewandten Verzahnung
am Gabelschenkel des anderen Zangenbackens in Eingriff steht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (37, 38) im wesentlichen oberhalb der jeweiligen Querachse (27
bzw. 28) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zangenbacken (25, 26) im Endbereich ihres inneren Durchlaßkanales
(29) eine sich zum Ende hin etwa kegelstumpfförmig verjüngende Ringfläche (43) aufweisen,
die zu einem dazu koaxialen Auslaßkanal (44) überleitet, in den der Schaft der Schraube
(30) paßt.