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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen einer Schraube zur Mündung einer
Aufnahmebohrung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen
der eingangs genannten Art werden beispielsweise bei der Montage
von Karosserie- oder Innenausstattungsteilen von Kraftfahrzeugen
verwendet, um Schrauben vor dem Einschrauben in die zugehörige Aufnahmebohrung
so auszurichten, dass ihre Längsachse
im Wesentlichen mit der Längsachse
der Aufnahmebohrung fluchtet. Dadurch soll erreicht werden, dass
die Schrauben mit dem freien Ende ihres Schaftes sofort in die Aufnahmebohrung
eindringen, wenn sie mittels eines auf ihren Kopf einwirkenden Schraubwerkzeugs
um ihre Längsachse
in Drehung versetzt werden.
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Eine
solche fluchtende Ausrichtung der Schraubenlängsachse und der Bohrungslängsachse funktioniert
recht gut, wenn es sich bei den Schrauben um lange, dünne Schrauben
und/oder um Schrauben mit einem Zylinder- oder Sechskantkopf handelt,
weil bei den ersteren durch das große Verhältnis von Schaftlänge zu Kopfquerschnitt
und bei den letzteren durch einen an den Außenquerschnitt des Schraubenkopfes
angepassten Innenquerschnitt des Schraubenkanals ein Verkippen der
Schraube weitestgehend verhindert werden kann. Wenn es sich bei
den Schrauben jedoch um kurze, dicke Bund- oder Rundkopfschrauben
handelt, wie sie bei der Montage von Karosserie- oder Innenausstattungsteilen
von Kraftfahrzeugen häufig
verwendet werden, neigen die Schrauben dazu, sich innerhalb des
Schraubenkanals quer zu stellen oder zu verkippen. Dadurch befindet
sich zum einen das freie Ende des Schafts der Schraube nicht mehr
direkt vor der Mündung
der Bohrung, sondern stützt
sich neben der Bohrung auf dem zu verschraubenden Bauteil ab. Zum
anderen verhindert die Schieflage der Schraube einen ordnungsgemäßen und
sicheren Eingriff des Schraubwerkzeugs mit dem Kopf der Schraube,
so dass ein ordnungsgemäßes Eindrehen
der Schraube unmöglich
wird.
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Um
diese Probleme zu vermeiden, werden bei Vorrichtungen der eingangs
genannten Art die Ausrichteinrichtungen benutzt, um die Längsachse der
im Schraubenkanal befindlichen Schraube mit der Längsachse
des Schraubenkanals auszurichten, indem der Kopf der Schraube in
einem in etwa der Länge
des Schafts entsprechenden Abstand von dem zur Bohrung benachbarten
Ende des Schraubenkanals festgehalten wird.
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Dies
erfolgt bei einer Art von Ausrichteinrichtung durch eine Reihe von
Rastkugeln, die radial verschiebbar in Bohrungen in der Wand des
Schraubenkanals eingesetzt sind und den Schraubenkanal ringförmig umgeben,
so dass der Kopf der Schraube nach dem Zuführen derselben in den Schraubenkanal
an den Rastkugeln hängen
bleibt. Die Rastkugeln werden in den Bohrungen von einem O-Ring
festgehalten, der in eine Ringnut in der Außenseite der Wand des Schraubenkanals
eingesetzt ist. Der O-Ring wird unter elastischer Verformung aufgeweitet,
wenn ein Druck mit dem Schraubwerkzeug auf den Kopf der Schraube
ausgeübt
bzw. die Schraube beim Eindrehen durch einen Gewindeeingriff in
die als Gewindebohrung ausgebildete Bohrung gezogen wird.
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Bei
einer anderen Art von Ausrichteinrichtung sind an Stelle der Rastkugeln
schwenkbare Schnapphaken vorgesehen, die im Winkelabstand in Längsschlitzen
in der Wand des Schraubenkanals montiert sind und mit ihren nach
innen umgebogenen freien Enden den Kopf der Schraube auf der Seite des
Schafts hintergreifen. Die Schnapphaken werden in der Nähe ihrer
freien Enden von einem elastisch aufweitbaren O-Ring gegen Verschwenken nach
außen
festgehalten. Wenn die Schraube mit dem Schraubwerkzeug in die Bohrung
eingeschraubt wird, schwenken die freien Enden der Schnapphaken unter
Freigabe des Kopfes der Schraube und elastischer Verformung des
O-Rings nach außen.
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Beide
Arten von Ausrichteinrichtungen greifen jedoch nur am Schraubenkopf
an, wodurch es ebenfalls zu einem Verkippen der Schraube kommen kann,
wenn sich die Rastkugeln oder die freien Enden der Schnapphaken
um den Umfang des Schraubenkanals herum nicht gleichmäßig nach
außen
bewegen oder eine der Rastkugeln bzw. einer der Rasthaken hängen bleibt.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein Verkippen
der Schraube sicher verhindert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird funktionell dadurch gelöst, dass die Ausrichteinrichtungen
das freie Ende des Schaftes der Schraube in die Mitte des Schraubenkanals
lenken, um den Schaft in Bezug zur Längsachse der Schraubenbohrung
zu zentrieren, während
die Aufgabe konstruktiv dadurch gelöst wird, dass die Ausrichteinrichtungen
in der Nähe
eines zur Mündung
der Aufnahmebohrung benachbarten Stirnendes des Schraubenkanals
innerhalb des Schraubenkanals in Richtung der Mündung der Bohrung konvergieren,
um das freie Ende des Schaftes der Schraube in die Mitte des Schraubenkanals
zu lenken. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, dass die in den Schraubenkanal ragenden Ausrichteinrichtungen
dabei eine in der Mitte des Schraubenkanals angeordnete aufweitbare Durchtrittsöffnung für den Schaft
der Schraube begrenzen.
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Die
Ausrichteinrichtungen werden bevorzugt von mindestens drei langgestreckten
biegeelastischen Federdrähten
gebildet, die unter Aufweitung der Durchtrittsöffnung elastisch verformbar
sind, so dass beim Einschrauben der Schraube in die Aufnahmebohrung
auch der Kopf der Schraube die Federdrähten passieren kann. Die Anzahl
der Federdrähte kann
vier, fünf
oder mehr betragen. Die Federdrähte sind
zweckmäßig an oder
nahe bei ihrem von der Mündung
der Aufnahmebohrung abgewandten Stirnende einseitig eingespannt,
wobei ihre überstehenden
freien Endabschnitte vorteilhaft zur Mündung der Aufnahmebohrung hin
konvergieren und in den Schraubenkanal ragen, sich jedoch nicht
ganz bis zur Längsachse
des Schraubenkanals erstrecken. Auf diese Weise bilden die freien
Endabschnitte der Federdrähte
innerhalb des Schraubenkanals einen trichterartigen, auf der Seite
der Mündung
der Aufnahmebohrung offenen Korb, der die in den Schraubenkanal
zugeführte
Schraube aufnimmt und den Schaft der Schraube in Richtung der Mitte
des Schraubenkanals lenkt und damit zentriert, der jedoch anschließend so
weit elastisch aufgeweitet werden kann, dass der Kopf der Schraube
zwischen den Federdrähten
hindurchtreten kann. Durch die Konvergenz der Federdrähte wird
bei diesem Vorgang die Gefahr eines Verhakens an der zum Schaft
benachbarten Unterseite des Schraubenkopfes beseitigt.
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Um
die Einspannung der Federdrähte
an einer den Schraubenkanal umgebenden Führungsbuchse zu erleichtern,
sind die Federdrähte
zweckmäßig im Bereich
der Einspannung parallel zur Längsachse
des Schraubenkanals ausgerichtet und dann zur Längsachse des Schraubenkanals
hin abgebogen. Weiter werden die Federdrähte zweckmäßig von außen her an der Führungsbuchse
befestigt, die vorzugsweise mit Längsschlitzen versehen ist, um
den Hindurchtritt der Federdrähte
durch die Wand des Schraubenkanals zu ermöglichen.
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Die
Befestigung der Federdrähte
erfolgt zweckmäßig mittels
Klemmschrauben, die zum Festklemmen der Federdrähte in Gewindebohrungen der Führungsbuchse
eingeschraubt werden, um das von der Mündung der Aufnahmebohrung abgewandte Stirnende
jedes Federdrahts in einer von mehreren ringförmig um den Umfang des Schraubenkanals
herum angeordneten Axialbohrungen festzuklemmen. Um die Herstellung
der Axialbohrungen zu erleichtern, kann die Führungsbuchse zweckmäßig zweiteilig
ausgebildet werden. Grundsätzlich
ist jedoch auch eine einteilige Ausbildung möglich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Zuführen einer
Schraube zur Mündung
einer Aufnahmebohrung;
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2 eine
Längsschnittansicht
der Vorrichtung;
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3 eine
Längsschnittansicht
der Vorrichtung entsprechend 2, jedoch
beim Zuführen
einer Schraube zur Mündung
der Aufnahmebohrung;
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4 eine
Stirnseitenansicht der Vorrichtung in Richtung der Pfeile IV-IV
in 2.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsform
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Die
in der Zeichnung dargestellte Schraubenzuführvorrichtung 2 dient
dazu, Schrauben, wie zum Beispiel die in 3 dargestellte,
mit einem Rundkopf 4, einem Bund 5 und einem Schaft 6 versehene
Schraube 8, mit dem freien Ende ihres Schaftes 6 voran
zur Mündung
einer Gewindebohrung oder einer anderen, zur Aufnahme des Schaftes 6 der Schraube 8 dienenden
Bohrung zuzuführen,
wie zum Beispiel der in 3 dargestellten Bohrung 10 durch zwei
zu verschraubende Bauteile 12, 14. Die Vorrichtung 2 dient
weiter dazu, die vor die Mündung
der Bohrung 10 zugeführte
Schraube 8 so auszurichten, dass das freie Ende ihres Schaftes 6 unmittelbar
vor der Mündung
der Bohrung 10 angeordnet und ebenso wie der Kopf 4 der
Schraube 8 in Bezug zur Längsachse 16 der Bohrung 10 zentriert
ist, so dass der. Schaft 6 mit seinem freien Ende unbehindert
in die Bohrung 10 eindringt, wenn ein Schraubwerkzeug (nicht
dargestellt) mit einem Kreuzschlitz oder einem anderen, zum Eindrehen
der Schraube 8 dienenden Eingriffsmerkmal im oder am Kopf 4 der
Schraube in Eingriff gebracht und die Schraube 8 mit dem
Werkzeug um ihre Längsachse
in Drehung versetzt wird.
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Um
die Schraube 8 zur Mündung
der Aufnahmebohrung 10 zuzuführen, umfasst die Vorrichtung 2 eine
im Wesentlichen rotationssymmetrische Führungsbuchse 18, die
einen an beiden Stirnenden der Buchse 18 offenen durchgehenden
Schraubenkanal 20 umgibt. Der Schraubenkanal 20 ist über einen
Großteil
der Länge
der Buchse 18 zylindrisch ausgebildet, wobei sein Innendurchmesser zweckmäßig geringfügig größer als
der Außendurchmesser des
Bunds 5 der zuzuführenden
Schraube 8 ist, so dass sich der Kopf 4 der Schraube 8 ungehindert durch
den Schraubenkanal 20 hindurch bewegen kann, jedoch innerhalb
des Schraubenkanals 20 geführt wird. An dem von der Mündung der
Bohrung 10 abgewandten verbreiterten Stirnende 22 der
Führungsbuchse 18 weist
der Schraubenkanal 20 eine konische Erweiterung 24 auf,
die den Eintritt der Schraube 8 in den Schraubenkanal 20 erleichtert, wenn
sie von oben her mit dem Schaft 6 voran in die Erweiterung 24 zugeführt wird.
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Das
zur Mündung
der Aufnahmebohrung 10 benachbarte Stirnende 26 der
Buchse 18 weist einen Außendurchmesser auf, der nur
wenig größer als
der Innendurchmesser des Schraubenkanals 20 ist, und ist
so bemessen, dass es in eine die Mündung der Bohrung 10 umgebende
zylindrische Vertiefung 28 in dem zur Führungsbuchse 18 benachbarten
Bauteil 12 passt und mit seiner Stirnfläche innerhalb der Vertiefung 28 um
die Mündung
der Bohrung 10 herum gegen das Bauteil 12 angepresst
werden kann, um die Längsachse 30 des
Schraubenkanals 20 mit der Längsachse 16 der Bohrung 10 auszurichten.
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Um
auch die Längsachse
der in den Schraubenkanal 20 zugeführten Schraube 8 mit
der Längsachse
der Bohrung 10 auszurichten, ist die Führungsbuchse 18 um
den Schraubenkanal 20 herum mit insgesamt sechs Ausrichtelementen
in Form von langgestreckte biegeelastischen Federdrähten 32 mit zylindrischem
Querschnitt versehen. Die in gleichen Winkelabständen voneinander um den Schraubenkanal 20 herum
angeordneten Federdrähte 32 sind
am oberen Ende etwa in der axialen Mitte der Führungsbuchse 18 einseitig
eingespannt, wobei ihre von der Mündung der Bohrung 10 abgewandten, parallel
zur Längsachse 30 des
Schraubenkanals 20 ausgerichteten oberen Stirnenden in
ringförmig
um den Schraubenkanal 20 herum angeordnete Axialbohrungen 34 der
Führungsbuchse 18 ragen
und mit Hilfe von Klemmschrauben 36 in radialen, die Axialbohrungen 34 kreuzenden
Gewindebohrungen 38 der Führungsbuchse 18 festgeklemmt
sind. Unterhalb von ihren eingespannten Stirnenden sind die Federdrähte 32 zum
Schraubenkanal 20 hin abgebogen, so dass sie in Richtung
der Mündung
der Bohrung 10 konvergieren, wobei sie sich durch ausgesparte
radiale Schlitzöffnungen 40 in
einem zur Mündung
der Bohrung 10 benachbarten Teil der Führungsbuchse 18 erstrecken
und in unverformtem Zustand mit ihren freien Stirnenden 42 in
der Schraubenkanal 20 ragen. Die an die Stirnenden 42 angrenzenden
Endabschnitte der Federdrähte 32 bilden dort
einen trichterartig verjüngten
Korb, der an seinem zur Mündung
der Bohrung 10 benachbarten Ende offen ist. Der radiale
Abstand der freien Stirnenden 42 zweier diametral gegenüberliegender
Federdrähte 32 wird
dabei zweckmäßig so gewählt, dass
er an dem zur Mündung
der Bohrung 10 benachbarten Ende des Korbs geringfügig größer als
der Außendurchmesser
des Schaftes 6 der Schraube 8 ist.
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Wenn
die in den Schraubenkanal 20 zugeführte Schraube 8 mit
ihrem Schaft 6 voran durch den Schraubenkanal 20 nach
unten fällt,
wird das freie Ende des Schaftes 6 von den in den Schraubenkanal 20 ragenden
konvergierenden freien Stirnenden 42 der Federdrähte 32 zur
Mitte bzw. zur Längsachse 30 des
Schaubenkanals 20 hin abgelenkt und am tiefsten Punkt des
Korbs zentriert.
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Wenn
die Öffnung 44 geringfügig größer als der
Durchmesser des Schafts 6 der Schraube 8 ist, rutscht
dieser durch die Öffnung 44 hindurch,
wodurch die Schraube 8 die in 3 dargestellte
Position einnimmt, in der das Ende ihres Schaftes 6 unmittelbar
vor der Mündung
der Bohrung 10 positioniert ist. Wenn die Öffnung 44 etwas
kleiner als der Durchmesser des Schafts 6 der Schraube 8 ist,
wird diese ebenfalls vom Korb zentriert, tritt jedoch erst dann
mit ihrem Schaft 6 durch die Öffnung 44 hindurch,
wenn von oben mit einem Schraubwerkzeug ein Druck auf den Kopf 4 der
Schraube 8 aufgebracht wird. In beiden Fällen wird
jedoch ein Verkippen der Schraube 8 selbst bei kurzen Schrauben 8 sicher
verhindert.
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Die
Neigung der konvergierenden Abschnitte der Federdrähte 32 in
Bezug zur Längsachse 30 des Schraubenkanals
ist zweckmäßig so gewählt, dass der
Kopf 4 der Schraube 8 gerade eben mit den Federdrähten 32 in
Berührung
tritt, wenn sich die Schraube 8 in ihrer Endstellung am
unteren Ende des Schraubenkanals 20 befindet.
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Wenn
in dieser Stellung ein Schraubwerkzeug formschlüssig mit dem Kopf 4 der
Schraube 8 in Eingriff gebracht und anschließend unter
Aufbringen einer axialen Druckkraft in Drehung versetzt wird, dringt
der vor der Mündung
der Bohrung 10 zentrierte Schaft 6 der Schraube 8 ungehindert
in die Bohrung 10 ein. Mit zunehmender Eindringtiefe wird
die von den freien Enden 42 der Federdrähte 32 gebildete Öffnung 44 mehr
und mehr aufgeweitet, wenn sich der Bund 5 der Schraube 8 innerhalb
des Schraubenkanals 20 an den konvergierenden Federdrahtabschnitten
entlang bewegt. Um zu verhindern, dass der Bund 5 der Schraube 8 die
Federdrähte 32 gegen den
Umfangsrand der Vertiefung 28 presst, wird gleichzeitig
die Führungsbuchse 18 von
der Mündung
der Bohrung 10 weg zurückgezogen,
so dass auch der Bund 5 die Enden 42 der Federdrähte 32 ungehindert
passieren kann. Diese werden dabei federelastisch nach außen gebogen,
wobei sich ihre freien Enden 42 in die Schlitzöffnungen 40 zurückziehen.
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Um
die Herstellung der Axialbohrungen 34 für die eingespannten oberen
Stirnenden der Federdrähte 32 zu
erleichtern, ist die Führungsbuchse 18 bei
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet,
wobei sie aus einem von der Mündung
der Bohrung 10 abgewandten oberen Teil 48 und
einem zur Mündung
der Bohrung 10 benachbarten unteren Teil 50 besteht.
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Der
obere Teil 48 der Führungsbuchse 18 erweitert
sich an seinem äußeren Umfang
nach oben zu stufenförmig
und begrenzt im Inneren einen oberen zylindrischen Abschnitt des
Schraubenkanals 20 und die konische Erweiterung 24.
Weiter ist der obere Teil 48 in seinem unteren Stirnende
mit einer Gewindebohrung 52 versehen, in die ein Gewindezapfen 54 am
oberen Ende des unteren Teils 50 eingeschraubt werden kann.
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Der
untere Teil 50 verjüngt
sich am äußeren Umfang
ebenfalls stufenförmig
in Richtung des zur Mündung
der Bohrung 10 benachbarten Stirnendes 26 der
Buchse 18 und umschließt
im Inneren einen unteren zylindrischen Abschnitt des Schraubenkanals 20.
Der untere Teil 50 ist weiter mit den sechs Axialbohrungen 34 zur
Aufnahme der eingespannten Stirnenden der Federdrähte 32,
den sechs radialen Gewindebohrungen 38 für die Klemmschrauben 36 und
den sechs unterhalb der Gewindebohrungen 38 angeordneten
Schlitzöffnungen 40 versehen
und ist darüber
hinaus mit den sechs Federdrähten 32 bestückt.