DE10004707A1 - Selbstverstellende Schrauberanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrauberanordnung mit zumindest einem Schrauber (10), welcher mittels einer Positionsverstelleinrichtung (12) versetzbar an einer Basis (14) angebracht ist, so daß der Schrauber (10) in zumindest zwei unterschiedliche Schraubpositionen bewegt werden kann, wobei die Positionsverstelleinrichtung (12) eine Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung (32) umfaßt, welche von einer Antriebseinheit (22) des Schraubers (10) mechanisch angetrieben wird, um den Schrauber relativ zu der Basis (14) zu versetzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrauberanordnung gemäß Anspruch 1 und ein Schraubverfahren nach Anspruch 7.

In der Montageindustrie werden zum Verschrauben von Teilen sog. Einbau­ schrauber verwendet. Wird ein solcher Einbauschrauber oder eine Anordnung derselben für unterschiedliche Werkstücke verwendet, so kann es sein, daß sich bei einem Werkstückwechsel die Schraubenanordnung in ihren relativen und absoluten Schraubenpositionen ändert. Ist beispielsweise ein Paar von Schrau­ ben an einem Werkstück durch eine Anordnung von zwei Einbauschraubern zu verschrauben, so kann ein Werkstückwechsel eine Positionsänderung, ins­ besondere eine Änderung des Abstands der Schrauben (einen unterschiedlichen Lochstich), mit sich bringen. In einem derartigen Fall muß folglich der Einbau­ schrauber bzw. die Einbauschrauberanordnung an diese neuen Positionen ange­ paßt werden.

Herkömmlich erfolgt dies dadurch, daß die Einbauschrauber auf einen Verstell­ schlitten montiert werden und durch einen oder mehrere pneumatische Zylinder bzw. einen oder mehrere Elektromotoren in ihren Positionen relativ zu dem Werkstück verstellt werden, so daß sie an den geänderten Schraubpositionen angeordnet sind. Werden mehrere Einbauschrauber sternförmig oder ringförmig angeordnet, so ergibt sich ein großer konstruktiver Aufwand, welcher erhebliche Kosten nach sich zieht, da für jeden Einbauschrauber eine eigene Steuerung benötigt wird. Eine solche Steuerung umfaßt insbesondere eine Verstellelek­ tronik, Antriebsmotoren, Längensensoren und eine Motoransteuerung.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schrauberanordnung anzugeben, welche in einfacher Art und Weise bei reduzierten Herstellungskosten auf eine Vielzahl zu verschraubender Werkstücke mit unterschiedlichen Schraubanordnungen angepaßt werden kann. Es ist weiter eine Aufgabe der Erfindung, ein entspre­ chendes Schraubverfahren anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Schrauberanordnung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Schraubverfahren mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Schrauberanordnung zumindest einen Schrau­ ber, welcher mittels einer Positionsverstelleinrichtung versetzbar an einer Basis angebracht ist, so daß der Schrauber in zumindest zwei unterschiedliche Schraubpositionen bewegt werden kann, wobei die Positionsverstelleinrichtung eine Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung umfaßt, welche von einer Antriebs­ einheit des Schraubers mechanisch angetrieben wird, um den Schrauber relativ zu der Basis zu versetzen.

Typischerweise handelt es sich bei dem Schrauber um einen elektrisch an­ getriebenen Einbauschrauber. Der Schrauber kann mittels der Positionsverstell­ einrichtung relativ zu einer bevorzugt ortsfesten Basis in unterschiedliche Schraubpositionen versetzt, insbesondere verschoben werden. Dieser Verset­ zungsvorgang des Schraubers erfolgt mechanisch durch die Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung der Positionsverstelleinrichtung, wobei die Positionsver­ stelleinrichtung selbst keine aktive Antriebsquelle beinhaltet. Statt dessen wird auf die Antriebseinheit des Schraubers zurückgegriffen, insbesondere auf den Elektromotor eines Einbauschraubers. Eine Betätigung des Elektromotors gestat­ tet somit vorzugsweise mittels einer erfindungsgemäßen Positionsverstellein­ richtung den Schrauber relativ zu der Basis zu versetzen. Die Schrau­ beranordnung hat demgemäß eine selbstverstellende Funktionalität. Auf die herkömmlicherweise notwendigen getrennt bereitgestellten Verstellmittel für Einbauschrauber (beispielsweise pneumatische oder getrennte elektrische Ver­ stellmittel) kann so vollständig verzichtet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Positionsverstelleinrichtung ausgelegt, eine Drehbewegung einer Schrauberwelle des Schraubers in eine Längsbewegung des Schraubers relativ zu der Basis umzusetzen. Vorzugsweise wird die Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung direkt von der Schrauberwelle des Schraubers, welche von der Antriebswelle der Antriebseinheit des Schrau­ bers durch ein Untersetzungsgetriebe getrennt sein kann, angetrieben. Typi­ scherweise handelt es sich bei der Versetzbewegung des Schraubers, welche durch die Positionsverstelleinrichtung bewirkt wird, um eine Längsbewegung. Es ist jedoch ebenfalls möglich, den Schrauber der erfindungsgemäßen Schrauber­ anordnung in eine unterschiedliche Schraubposition zu schwenken.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schrauberwel­ lenriemenscheibe an einer Schrauberwelle des Schraubers angebracht, welche über einen Schrauberriemen mit einer ersten Riemenscheibe der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung verbunden ist, wobei die Getriebe- bzw. Übersetzungs­ einrichtung eine zweite Riemenscheibe aufweist, welche über einen mechani­ schen Antriebsmechanismus mit der ersten Riemenscheibe verbunden ist, und wobei die zweite Riemenscheibe mit einem an der Basis festgelegten Verset­ zungsriemen bzw. einer Versetzungszahnstange in Eingriff steht, so daß der Schrauber durch ein Drehen der zweiten Riemenscheibe mittels der Antriebsein­ heit relativ zu der Basis versetzbar ist. Der für ein Versetzen des Schraubers notwendige Antrieb der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung erfolgt somit über den Schrauberriemen, welcher die erste Riemenscheibe der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung mit der Schrauberriemenscheibe der Schrauberwelle verbindet. Wird die Antriebseinheit des Schraubers betätigt, so bewirkt eine Drehung der Schrauberwelle eine Drehung der ersten Riemenscheibe der Getrie­ be- bzw. Übersetzungseinrichtung. Diese erste Riemenscheibe ist über einen mechanischen Antriebsmechanismus, welcher beispielsweise ein Getriebe sowie Kupplungs- und/oder Bremseinrichtungen umfassen kann, mit einer zweiten Riemenscheibe bzw. mit einer Versetzungsabtriebseinrichtung verbunden. Die zweite Riemenscheibe befindet sich in Eingriff mit dem Versetzungsriemen bzw. der Versetzungszahnstange, welcher bzw. welche an der Basis befestigt ist. Eine Drehung der zweiten Riemenscheibe bzw. der Versetzungsabtriebseinrichtung bewirkt somit ein Versetzen des Schraubers bezüglich zu dem Versetzungs­ riemen bzw. der Versetzungszahnstange und folglich zu der Basis der Schrauber­ anordnung. Vorzugsweise erfolgt die Versetzbewegung des Schraubers entlang einer geradlinigen Versetzungswegstrecke, welche durch eine Führungsein­ richtung der Basis für die Versetzbewegung des Schraubers vorbestimmt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung, insbesondere dessen Antriebs- bzw. Kraftübertra­ gungsmechanismus, eine vorzugsweise elektrisch betätigbare Kupplung, welche zum Versetzen des Schraubers eingekuppelt ist. Im ausgekuppelten Zustand der Kupplung kann die Antriebseinheit des Schraubers betätigt werden, d. h. die Schrauberwelle gedreht werden, ohne daß der Schrauber relativ zu der Basis versetzt wird. Nur wenn sich die Kupplung in ihrem eingekuppelten Zustand befindet, erfolgt eine Versetzbewegung des Schraubers mit einem Betätigen seiner Antriebseinheit. Besonders bevorzugt ist die Kupplung elektrisch be­ tätigbar und kann durch Anlegen von vorbestimmten geeigneten Spannungs­ werten ein- bzw. auskuppelt werden. Bevorzugt ist die elektrisch betätigbare Kupplung in dem Antriebs- bzw. Kraftübertragungsmechanismus, welcher die erste Riemenscheibe der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung mit der zweiten Riemenscheibe verbindet, angeordnet. Eine Betätigung der Antriebseinheit des Schraubers, d. h. ein Drehen der Schrauberwelle, führt damit stets zu einer Drehung der ersten Riemenscheibe der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung. Nur wenn die Kupplung jedoch in ihrem eingekuppelten Zustand ist, bewirkt diese Drehung der ersten Riemenscheibe auch eine Drehung der zweiten Riemen­ scheibe. Um folglich den Schrauber in eine neue Schraubposition zu versetzen, d. h., um die zweite Riemenscheibe zu drehen, muß sich die Kupplung in ihrem eingekuppelten Zustand befinden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung, insbesondere dessen Antriebsmechanismus, eine vorzugsweise elektrisch betätigbare Bremse, welche zur Verhinderung eines ungewollten Versetzens des Schraubers relativ zu der Basis betätigbar ist. Vorzugsweise ist die Bremse nur dann betätigbar, wenn sich die Kupplung in ihrem ausgekuppelten Zustand befindet. In diesem Fall kann die zweite Riemen­ scheibe bzw. die Versetzungsabtriebseinrichtung der Positionsverstelleinrichtung gebremst werden, um so eine ungewollte Drehbewegung von dieser zu verhin­ dern. Da die zweite Riemenscheibe bzw. die Versetzungsabtriebseinrichtung mit dem Versetzungsriemen bzw. der Versetzungszahnstange in Eingriff steht, bewirkt dieses Bremsen bzw. Festlegen in effektiver Weise ein Arretieren des Schraubers in einer bestimmten Schraubposition, so daß ein Schraubvorgang mit dem Schrauber in sicherer Weise möglich ist. Im "normalen" Schraubbetrieb des Schraubers befindet sich folglich die Kupplung in einem ausgekuppelten Zustand und die Bremse in einem betätigten Zustand.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schrauber einen Drehwinkelsensor zur Überwachung der Drehung einer Schrauberwelle des Schraubers, wobei der Drehwinkelsensor Drehwinkelsignale an eine Versetzungs­ steuereinrichtung der Positionsverstelleinrichtung ausgibt. Der Drehwinkelsensor ermöglicht durch die Ausgabe der Drehwinkelsignale (typischerweise Drehwinkel­ impulse) eine exakte Überwachung der Drehwinkelposition der Schrauberwelle. Um den Schrauber relativ zu der Basis um eine vorbestimmte Versetzungsweg­ strecke zu versetzen, kann die Versetzungssteuereinrichtung bei vorbestimmtem Übersetzungsverhältnis der Positionsverstelleinrichtung diese Drehwinkelsignale zu einer exakten Versetzungssteuerung verwenden. So ist jeder vorbestimmten Versetzungsweglänge aufgrund dieses vorbestimmten Übersetzungsverhältnis­ ses eine vorbestimmte Zahl von Drehungen der Schrauberwelle zugeordnet. Durch Auswerten der Drehwinkelsignale des Drehwinkelsensors ist es der Versetzungssteuereinrichtung folglich möglich, bei gegebenem Ursprungspunkt der Versetzungsbewegung die momentane genaue Position des Schraubers bezüglich zu der Basis exakt zu bestimmen. Wenn die Schrauberwelle die für die vorbestimmte Versetzungswegstrecke notwendigen Drehungen durchgeführt hat, befindet sich der Schrauber in der gewünschten neuen Schraubposition. Schrau­ ber, welche für drehwinkelgenaue Verschraubungen geeignet sind, weisen oftmals bereits derartige Drehwinkelsensoren auf, um Verschraubungen gemäß vorbestimmter Drehwinkel-Drehmoment-Steuerkurven durchführen zu können. Die hohe Genauigkeit derartiger Drehwinkelsensoren kann für eine Posi­ tionsverstellung des Schraubers voll ausgenutzt werden, um die Weglänge der Versetzungsbewegung des Schraubers relativ zu der Basis exakt zu steuern.

Ein Schraubverfahren gemäß der Erfindung, welches bevorzugt unter Verwen­ dung einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung durchgeführt wird, umfaßt folgende Schritte:

• - Verschrauben einer ersten Schraubverbindung mit einem Schrauber in einer ersten Schraubposition;
• - Entfernen eines Schraubkopfes des Schraubers von der ersten Schraub­ verbindung;
• - Einkuppeln einer Kupplung einer Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung einer Positionsverstelleinrichtung, mit welcher der Schrauber versetzbar an einer vorzugsweise ortsfesten Basis angebracht ist, so daß eine Drehbe­ wegung einer Antriebseinheit des Schraubers in eine Verschiebebewegung des Schraubers relativ zu der Basis umgesetzt wird;
• - Betätigen der Antriebseinheit des Schraubers, um den Schrauber relativ zu der Basis zu einer zweiten Schraubposition zu versetzen;
• - Auskuppeln der Kupplung; und
• - Verschrauben der zweiten Schraubverbindung in der zweiten Schraubposi­ tion.

Um die zweite Schraubposition anzusteuern, wird der Schrauber vorzugsweise durch Betätigen der Antriebseinheit zunächst in eine vorbestimmte Anfangs­ position (Null-Position) versetzt. Von dieser vorbestimmten Anfangsposition des Schraubers wird die Schrauberwelle vorzugsweise mit einer relativ geringen Drehzahl solange gedreht, wie es für die vorbestimmte Versetzungswegstrecke bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis der Positionsverstelleinrichtung notwendig ist. Vorzugsweise befindet sich der Schrauber beim Verschrauben der ersten Schraubverbindung durch eine Bremse, welche in der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung vorgesehen ist, in einem arretierten Zustand. Bevor die Kupplung in ihren eingekuppelten Zustand gebracht wird, wird die Bremse gelöst, um so ein Versetzen des Schraubers zu ermöglichen. Nach Erreichen der zweiten Schraubposition und nach dem Auskuppeln der Kupplung wird die Bremse erneut betätigt, um so das Verschrauben der zweiten Schraubverbindung in einem arretierten Zustand zu ermöglichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand begleitender Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schrauberanordung;

Fig. 2 eine Detailansicht der in Fig. 1 dargestellten Positionsverstellein­ richtung, welche am Schrauber angebracht ist; und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung, welche zwei Schrauber der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 und eine zugeordete Basis umfaßt.

Nach Fig. 1 bis 3 umfaßt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung zumindest einen Schrauber 10 mit einer zugeordneten Positionsverstelleinrichtung 12 sowie eine ortsfeste Basis 14. Der Schrauber 10 weist eine Führungsplatte 16 auf, welche Führungslöcher 18 zur Aufnahme von Führungswellen 20 der Basis 14 beinhalten. Der Schrauber 10 ist entlang dieser Führungswellen 20 verschiebbar.

Der Schrauber 10 ist ein modular aufgebauter Einbauschrauber und umfaßt eine Antriebseinheit 22 mit einem bürstenlosen Elektromotor, eine Getriebeinheit 24, welche die Drehzahl der Antriebswelle der Antriebseinheit 22 geeignet unter­ setzt, sowie eine Schrauberabtriebseinheit 26 mit einem Schrauberkopf, der zum Aufnehmen einer Schraubernuß ausgelegt ist. Zwischen der Schrauberabtriebs­ einheit 26 und der Getriebeeinheit 24 ist die eingangs genannte Positionsverstell­ einrichtung 12 als weiteres modulares Bauteil gemeinsam mit der Führungsplatte 16 angebracht. Durch den modularen Aufbau kann auch ein herkömmlicher Schrauber durch Einbau der Positionsverstelleinrichtung 12 und der Führungs­ platte 16 zum Einbau in eine erfindungsgemäße Schrauberanordnung umgerüstet werden. Die Positionsverstelleinrichtung 12 umfaßt ferner eine elektrische Anschlußeinheit 28 für eine später näher zu beschreibende elektrische Kupplung und Bremse sowie einen Drehmoment-Drehwinkelsensor. Im Bereich der Posi­ tionsverstelleinrichtung 12 weist der Schrauber 10 auf dessen Schrauberwelle eine Schrauberwellenriemenscheibe 30 auf. Die Positionsverstelleinrichtung 12 beinhaltet eine Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung 32 mit einer ersten Riemenscheibe 34. Ein Schrauberriemen 36 ist derart um die Schrauberwellenrie­ menscheibe 30 und die erste Riemenscheibe 34 der Getriebe- bzw. Überset­ zungseinrichtung 32 gelegt, daß eine Drehung der Schrauberwelle zu einer entsprechend übersetzten Drehung der ersten Riemenscheibe 34 führt.

Wie in der vergrößerten Detailansicht von Fig. 2 dargestellt ist, ist die erste Riemenscheibe 34 auf einer ersten Verstellwelle 38 zentriert und befestigt, welche parallel zu der Schrauberwelle in der Getriebe- bzw. Übersetzungsein­ richtung 32 angeordnet ist. Die erste Verstellwelle 38 wird an ihrem oberen Ende durch eine Lageranordnung 40 in einer Außenwand der Positionsverstellein­ richtung 12 gelagert. An dem gegenüberliegenden, unteren Ende der ersten Verstellwelle 38 ist ein Axiallager 42 angeordnet, welches die erste Verstellwelle 38 von einer zweiten Verstellwelle 44, welche entlang der Längsachse der ersten Verstellwelle 38 angeordnet ist, trennt. Die erste und zweite Verstellwelle 38, 44 sind folglich unabhängig voneinander drehbar gelagert. Wenn die Schrau­ berwelle des Schraubers 10 durch dessen Antriebseinheit 22 gedreht wird, so wird die erste Verstellwelle 38 über den Riemenantrieb (Schrauber­ wellenriemenscheibe 30 und erste Riemenscheibe 34 verbunden über den Schrauberriemen 36) gedreht.

An seiner unteren, der zweiten Verstellwelle 44 zugewandten Stirnfläche weist die erste Riemenscheibe 34 eine Ausnehmung auf, in welche eine koaxial um die zweite Verstellwelle 44 angeordnete Kupplungsspule 46 teilweise hineinragt. Die Kupplungsspule 46 ist über eine Halteplatte an einer Zwischenwand der Posi­ tionsverstelleinrichtung 12 ortsfest angebracht. Die Kupplungsspule 46 wird teilweise von einer Kupplungshülse 48 umgeben, welche an der zweiten Verstell­ welle 44 festgelegt ist. Die Kupplungshülse 48 weist an ihrer Stirnfläche eine sich in Radialrichtung der zweiten Verstellwelle erstreckende ringförmige Kupp­ lungsfläche auf. Diese Kupplungsfläche steht in Gleitberührung mit einem Kupp­ lungsring 50, welcher in Axialrichtung der ersten Verstellwelle 38 verschiebbar an der ersten Riemenscheibe 34 befestigt ist. Der Kupplungsring 50 besteht aus einem ferromagnetischen Material und wird demgemäß in Axialrichtung der zweiten Verstellwelle 44 in Richtung der Kupplungsfläche der Kupplungshülse 48 durch magnetische Anziehung gezogen, wenn die Kupplungsspule 46 von einem Kupplungsstrom durchflossen wird. Hierdurch erhöht sich die Reibung zwischen der Kupplungshülse 48, welche sich mit der zweiten Verstellwelle 44 dreht, und dem Kupplungsring 50, welcher sich mit der ersten Verstellwelle 38 dreht, derart, daß die zweite Verstellwelle 44 sich mit der ersten Verstellwelle 38 dreht. Auf der zweiten Verstellwelle 44 ist eine zweite Riemenscheibe 52 befestigt, welche in später zu beschreibender Weise mit einem an der Basis 14 festgeleg­ ten Versetzungsriemen 54 in Eingriff steht.

Die zweite Verstellwelle 44 kann gegenüber dem Gehäuse der Positionsverstell­ einrichtung 12 mittels einer Bremse gebremst bzw. festgelegt werden. Die Bremse umfaßt eine ortsfest an einer Zwischenwand der Positionsverstellein­ richtung 12 angebrachte Bremsspule 56, dessen untere, der zweiten Riemen­ scheibe 52 zugewandte ringförmige Stirnfläche in Gleitberührung mit einer Bremsscheibe 58 steht, welche über einen Bremshalter an der zweiten Verstell­ welle 44 angebracht ist. Die Bremsscheibe 58 besteht aus einem ferromagneti­ schen Material, so daß eine Magnetisierung der Bremsspule 56 die Bremsscheibe 58 in Richtung der ortsfesten Stirnfläche der Bremsspule 56 zieht, und so über einen erhöhten Reibschluß eine Drehbewegung der zweiten Verstellwelle 44 hemmt.

Der an der Basis 14 festgelegte Versetzungsriemen 54 ist als Zahnriemen ausge­ bildet, um so einen sicheren Eingriff mit der zweiten Riemenscheibe 52 zu gewährleisten. Der Versetzungsriemen 54 wird zusätzlich durch eine Andruck­ walze 60, deren Walzenachse parallel zu der Wellenachse der zweiten Verset­ zungswelle 44 ist, an den Außenumfang der zweiten Riemenscheibe 52 an­ gepreßt.

Wenn sich die Kupplung in der Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung 32 in ihrem eingekuppelten Zustand befindet, bewirkt eine Betätigung der Antriebsein­ heit 22 des Schraubers 10 durch die Drehung der Schrauberwelle und der ersten Riemenscheibe 34 eine Drehung der zweiten Riemenscheibe 52, so daß sich der Schrauber 10 bezüglich zu dem Versetzungsriemen 54 und damit bezüglich zu der Basis 14 entlang der Führungswellen 20 verschiebt. Für diesen Verschiebe- bzw. Verstellvorgang ist keine getrennt von der Antriebseinheit 22 des Schrau­ bers 10 notwendige Antriebsvorrichtung notwendig.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Schrauberanord­ nung, wobei zwei Schrauber 10, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, auf Führungswellen 20 bezüglich zu der Basis 14 verschiebbar angeordnet sind. Der Versetzungsriemen 54 ist an Außenflächen der rahmenförmigen Basis 14 festge­ legt. Vorteilhafterweise ist an den Innenflächen der rahmenförmigen Basis, d. h. den Flächen, welche mit dem versetzbaren Schrauber 10 in Berührung gelangen können, ein Endschalter als Berührungssensor vorgesehen. Wird ein Schrauber 10 über die Positionsverstelleinrichtung 12 soweit verschoben, daß er mit einer Innenfläche der Basis 14 in Anlage gelangt, löst der Endschalter in einer (nicht dargestellten) Versetzungssteuereinrichtung der Positionsverstelleinrichtung 12 ein Haltesignal aus, wodurch die Antriebseinheit 22 des Schraubers 10 an­ gehalten wird. Statt eines getrennt bereitgestellten Endschalters ist es auch möglich, einen sogenannten Überstrom des Elektromotors der Antriebseinheit 22 zu verwenden. Gelangt der Schrauber 10 in Anlage mit der Innenwand der Basis 14, so wird eine weitere Drehbewegung der Antriebseinheit 22 gehemmt, wodurch sich die Stromaufnahme des darin angeordneten Elektromotors erhöht. Diese Stromaufnahme kann detektiert werden, um festzustellen, ob der Schrau­ ber 10 seine äußerste Verstellposition erreicht hat.

Der Schrauber 10 ist mit einem Drehwinkelsensor bereitgestellt, welcher relative Änderungen der Drehwinkelposition der Schrauberwelle detektieren kann. Somit ist es möglich, über ein Verarbeiten der Drehwinkelsensorsignale bzw. der Drehwinkelimpulse des Drehwinkelsensors jede Änderung der Drehwinkelposition der Schrauberwelle genau zu überwachen. Um den Schrauber 10 relativ zu der Basis 14 entlang der Führungswellen 20 um eine vorbestimmte Versetzungsweg­ strecke zu versetzen, können die Drehwinkelsensorsignale des Drehwinkelsen­ sors von der (nicht dargestellten) Versetzungssteuereinrichtung verarbeitet werden. Da das Übersetzungsverhältnis von einer Drehung der Schrauberwelle in eine Längsbewegung des Schraubers 10 entlang der Führungswellen 20 relativ zu der Basis 14 konstant und vorbestimmt ist, ist jeder vorbestimmten Drehbewegung der Schrauberwelle eine vorbestimmte Versetzungswegstrecke des Schraubers 10 relativ zu der Basis 14 zugeordnet. Durch ein "Zählen" der Drehwinkelimpulse des Drehwinkelsensors kann die Versetzungssteuerein­ richtung somit den Schrauber 10 relativ zu der Basis 14 um vorbestimmte Versetzungswegstrecken verschieben.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schrauberanordnung beschrieben:

Im Normalfall ist die Kupplung der Positionsverstelleinrichtung 12 in ihrem ausgekuppelten Zustand (Kupplungsspule 46 ist nicht magnetisiert) und die Bremse in ihrem eingeschalteten Zustand (Bremsspule 56 magnetisiert). In dieser Betriebsstellung kann der Schrauber 10 in seiner Arbeitsstellung benützt werden und wird durch die Bremse in seiner Position bezüglich zu der Basis 14 fest­ gestellt. Wird nun eine Verstellung des Schraubers gewünscht, so wird die Kupplung eingekuppelt und die Bremse ausgeschaltet. Nachfolgend wird der Schrauber 10 durch eine vorgegebene Drehrichtung bis zum einem Nullpunkt, d. h. einer vorbestimmten Anfangs- bzw. Startposition, versetzt. Dieser Nullpunkt kann von dem Endschalter oder einem sonstigen Sensor oder von dem Über­ strom (Erhöhung der Leistungsaufnahme des Schraubermotors, welcher damit als Drehmomentsensor verwendbar ist) angezeigt werden. Nachfolgend wird durch Umkehren der Drehrichtung des Schraubers 10 und durch ein Zählen der Dreh­ winkelimpulse des Drehwinkelsensors die gewünschte neue Schraubposition angesteuert. Wenn die vorgegebene Zahl der Winkelimpulse erreicht ist, d. h. der Schrauber 10 um die gewünschte Wegstrecke vom Nullpunkt versetzt ist, wird die Antriebseinheit 22 des Schraubers 10 abgeschaltet. Gleichzeitig wird die Kupplung ausgeschaltet und die Bremse der Positionsverstelleinrichtung 12 in Eingriff gebracht.

Eine Verstellung der Position des Schraubers 10 ist nur sinnvoll, wenn der Schrauber 10 nicht im Eingriff mit dem (nicht dargestellten) Werkstück ist. Aus Sicherheitsgründen wird daher der Verstellvorgang vorzugsweise mit einer langsamen Drehzahl und niedrigem Drehmoment bzw. einer Begrenzung der Leistungsaufnahme des Schraubermotors durchgeführt. Zur Erhöhung der Brems­ kraft und zur Verminderung der Drehzahl kann zwischen der Bremse und dem Versetzungsriemen 54 (bzw. der Versetzungszahnstange) noch ein Getriebe eingebaut sein.

Auf diese Weise ist es möglich, durch ein exakt steuerbares Drehen der Schrau­ berwelle des Schraubers 10, denselben gemeinsam mit der Positionsverstellein­ richtung 12 bezüglich zu der Basis 14 zu verschieben, um die Schrauberanor­ dung beispielsweise auf einen geänderten Lochstich einzustellen.

Bezugszeichenliste

10

Schrauber

12

Positionsverstelleinrichtung

14

Basis

16

Führungsplatte

18

Führungslöcher

20

Führungswellen

22

Antriebseinheit des Schraubers

24

Getriebeeinheit des Schraubers

26

Schrauberabtriebseinheit

28

Elektrischer Anschluß

30

Schrauberwellenriemenscheibe

32

Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung

34

erste Riemenscheibe

36

Schrauberriemen

38

erste Verstellwellewelle

40

Lageranordnung

42

Axiallager

44

zweite Verstellwelle

46

Kupplungsspule

48

Kupplungshülse

50

Kupplungsring

52

zweite Riemenscheibe

54

Versetzungsriemen

56

Bremsspule

58

Bremsscheibe

60

Anpreßwalze

Claims (7)

1. Schrauberanordnung mit zumindest einem Schrauber (10), welcher mittels einer Positionsverstelleinrichtung (12) versetzbar an einer Basis (14) angebracht ist, so daß der Schrauber (10) in zumindest zwei unterschiedli­ che Schraubpositionen bewegt werden kann, wobei die Positionsverstelleinrichtung (12) eine Getriebe- bzw. Überset­ zungseinrichtung (32) umfaßt, welche von einer Antriebseinheit (22) des Schrauber (10) mechanisch angetrieben wird, um den Schrauber relativ zu der Basis (14) zu versetzen.

2. Schrauberanordnung nach Anspruch 1, wobei die Positionsverstellein­ richtung (12) ausgelegt ist, eine Drehbewegung einer Schrauberwelle des Schraubers (10) in eine Längsbewegung des Schraubers (10) relativ zu der Basis (14) umzusetzen.

3. Schrauberanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
eine Schrauberwellenriemenscheibe (30) an einer Schrauberwelle des Schraubers (10) angebracht ist, welche über einen Schrauberriemen (36) mit einer ersten Riemenscheibe (34) der Getriebe- bzw. Übersetzungsein­ richtung (32) verbunden ist,
die Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung (32) eine zweite Riemen­ scheibe (52) aufweist, welche über einen mechanischen Antriebsmecha­ nismus mit der ersten Riemenscheibe (34) verbunden ist, und
die zweite Riemenscheibe (52) mit einem an der Basis (14) festgelegten Versetzungsriemen (54) bzw. einer Versetzungszahnstange in Eingriff steht, so daß der Schrauber (10) durch ein Drehen der zweiten Riemen­ scheibe (52) mittels der Antriebseinheit (22) relativ zu der Basis (14) versetzbar ist.

4. Schrauberanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Getriebe- bzw. Übersetzungseinrichtung (32), insbesondere ein An­ triebsmechanismus derselben, eine vorzugsweise elektrisch betätigbare Kupplung (46, 48) umfaßt, welche zum Versetzen des Schraubers (10) eingekuppelt ist.

5. Schrauberanordnung nach Anspruch 4, wobei die Getriebe- bzw. Überset­ zungseinrichtung (32), insbesondere ein Antriebsmechanismus derselben, eine vorzugsweise elektrisch betätigbare Bremse (56, 58) umfaßt, welche betätigbar ist, um ein ungewolltes Versetzen des Schraubers (10) relativ zur Basis (14) zu verhindern.

6. Schrauberanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schrauber (10) einen Drehwinkelsensor zur Überwachung der Drehung einer Schrauberwelle des Schraubers (10) umfaßt, welcher Drehwinkel­ signale an eine Versetzungssteuereinrichtung der Positionsverstellein­ richtung (12) ausgibt.

7. Schraubverfahren, bevorzugt unter Verwendung einer Schrauberanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit den Schritten:

• - Verschrauben einer ersten Schraubverbindung mit einem Schrauber (10) in einer ersten Schraubposition;
• - Entfernen eines Schraubkopfes (26) des Schraubers (10) von der ersten Schraubverbindung;
• - Einkuppeln einer Kupplung (46, 48) einer Getriebe- bzw. Überset­ zungseinrichtung (32) einer Positionsverstelleinrichtung (12), mit welcher der Schrauber (10) versetzbar an einer Basis (14) ange­ bracht ist, so daß eine Drehbewegung einer Antriebseinheit (22) des Schraubers (10) in eine Verschiebebewegung des Schraubers (10) relativ zu der Basis (14) umgesetzt wird;
• - Betätigen der Antriebseinheit (22) des Schraubers (10), um den Schrauber (10) relativ zu der Basis (14) zu einer zweiten Schraubpo­ sition zu versetzen;
• - Auskuppeln der Kupplung (46, 48); und
• - Verschrauben der zweiten Schraubverbindung in der zweiten Schraubposition.