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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubeinheit, insbesondere
einen Handschrauber oder eine stationär angeordnete Schraubeinheit, nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige
Schraubeinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere
handelt es sich um Handschrauber, denen Schrauben automatisch zugeführt werden,
um diese Schrauben in schneller Folge in dafür vorgesehene Körper einzuschrauben.
Dabei werden die Schrauben zunächst einem
Kopfbereich der Schraubeinheit zugeführt und dort mit Halteelementen
vorübergehend
festgehalten. Während
dieser Haltezeit kann der Schrauber beispielsweise an die Stelle
bewegt werden, an welcher die Verschraubung vorzunehmen ist. Gleichzeitig
kann innerhalb des Schraubkopfes ein Werkzeug in das Angriffsmerkmal
der Schraube eingeführt
werden, um das nötige
Einschraubmoment aufbringen zu können.
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Zur
Durchführung
der eigentlichen Verschraubung drückt das Werkzeug – beispielsweise ein
Inbus oder ein anderes Angriffsmerkmal – die Schraube aus dem Kopf
der Schraubeinheit heraus, wobei die Halteelemente sich seitlich
nach außen wegbewegen
bzw. wegbewegt werden, um der Schraube das Verlassen des Kopfes
der Schraubeinheit zu ermöglichen
und sie gleichzeitig möglichst lange
zu führen
und in ihrer räumlichen
Ausrichtung zu stabilisieren.
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Bekannt
sind aus dem Stand der Technik Schraubeinheiten mit zwei im Wesentlichen
gegenüberliegend
angeordneten Halteelementen, welche die Schraube in einer Klemmlage
von beiden Seiten beaufschlagen und mehr oder weniger festhalten. Abhängig vom
Durchmesser des Schraubenschaftes kommen meist unterschiedliche,
an den Schaftdurchmesser angepasste Halteelemente zum Einsatz, um den
jeweiligen Schaft zu umgreifen. Dies kann wahlweise mit etwas Spiel
oder mit einer von Federelementen er zeigten Klemmkraft geschehen.
Daher müssen
die den Schaft umschließenden
Enden der Halteelemente je nach Anwendungsfall unterschiedlich weit
voneinander beabstandet bzw. einstellbar. Zu diesem Zweck sieht
der Stand der Technik Anschlagmittel vor, die jeweils mit einem
Halteelement zusammenwirken und dessen Ausrichtung in Ruhelage (entspricht
im Wesentlichen der Klemmlage) festlegen. Dabei kann es sich um
einfache Anschlagschrauben handeln, die an einem Klinkenbock anschlagen
und je nach Anwendungsfall unterschiedlich weit in eine Klinke (Halteelement)
eingeschraubt werden. Auch das Einschleifen von Anschlagflächen ist
zur Ausbildung des gewünschten
Anschlags bekannt.
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Nachteiligerweise
ist die Einstellung eines solchen Anschlags kompliziert und ungenau.
Für mehrere
Halteelemente müssen
jeweils die Anschläge
genau aufeinander abgestimmt werden, und auch ein Verstellen ist
zu vermeiden. Dies hat sich in der Praxis als schwierig herausgestellt.
Auch die Montage der Halteelemente ist bisher unbefriedigend gelöst.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Schraubeinheit der vorgenannten
Art dahingehend zu verbessern, dass die Klemmlage der Halteelemente
genau, sicher und einfach einstellbar ist, um die Handhabung der
Schraubeinheit zu vereinfachen. Aufgabe ist es weiterhin, eine vereinfachte Montage
dieser einstellbaren Halteelemente vorzustellen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Schraubeinheit nach Anspruch 1.
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Eine
solche Schraubeinheit sieht dabei erfindungsgemäß vor, dass der die Klemmlage
bestimmende Anschlag eines jeden Halteelements gebildet wird mittels
eines drehbaren Einstellelements, welches wenigstens eine Anschlagfläche mit
veränderlichem
radialem Abstand aufweist. Durch Drehen des Einstellelements in
eine bestimmte Drehlage verändert
sich der Anschlagpunkt zwischen Halteelement und Einstellelement
in radialer Richtung (also beispielsweise senkrecht zur Schraubachse).
Für den Fall
zweier gegenüberliegender
Halteelemente kommt beispielsweise ein wenigstens teilweise elliptisch geformtes
Einstellelement in Frage. Zwei an diesem Einstellelement gegenüberliegende
Anschlagflächen
verändern
dabei in Umfangsrichtung ihren radialen Abstand zur Drehachse des
Einstellelements, so dass ortsfest angeordnete Halteelemente, die
jeweils an einer solchen Anschlagfläche anliegen, in ihrer Schwenkfreiheit
wählbar
eingegrenzt werden können.
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Ein
eher kurzer radialer Abstand der Anschlagflächen führt dann dazu, dass die Halteelemente
im Bereich des zu haltenden Schraubenschafts näher zusammenkommen, so dass
die Schraube unter Federwirkung geklemmt und somit gut gehalten
werden kann. Wird das bspw. elliptische Einstellelement dagegen
um einen Schwenkwinkel weitergedreht, so verlagern sich die gegenüberliegenden
Anschlagflächen
der beiden Halteelemente in radialer Richtung nach außen, und
die Halteelemente können
im Bereich der Schraube nicht mehr so nah aufeinander zu bewegt
werden wie im vorherigen Fall. Der dann größere Abstand der Halteelemente
im Bereich des zu haltenden Schraubenschafts gestattet dessen Aufnahme
bspw. mit geringem oder auch größerem Spiel,
also ohne dass die federbelasteten Halteelemente den Schaft klemmen. Der Übergang
von klemmender Fixierung zur spielfreien oder spielbehafteten Halterung
erfolgt dabei vorzugsweise im Bereich von Millimeterbruchteilen. Durch
entsprechende Wahl des Einstellelements bzw. seiner Außenkontur
können
diese sehr engen Einstelltoleranzen jedoch gut und sicher gewählt und beherrscht
werden
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Vorteilhafterweise
lässt sich
durch die Drehbarkeit des Einstellelements der jeweils gewünschte Anschlag
im Vergleich zum Stand der Technik sehr leicht und sehr schnell
auswählen.
Dies verringert die Stillstandszeiten und erleichtert die Handhabung
der Schraubeinheit vorteilhaft.
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Eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schraubeinheit
umfasst dabei einen Schrauberkopf zur vorübergehenden Aufnahme der einzubringenden
Befestigungsmittel (insbesondere Schrauben). Die Schrauben werden
dazu im Wesentlichen konzentrisch zu einer Längsachse A des Schrauberkopfes
gehalten, um anschließend
entlang dieser Achse ausgebracht bzw. in einen Körper eingeschraubt zu werden.
Am Schrauberkopf sind wenigstens zwei Halteelemente vorgesehen,
welche aus einer das Befestigungsmittel haltenden Klemmlage in eine
ausgeschwenkte Lage bewegbar sind. Insbesondere beim Einschrauben
der Schraube, wenn diese also den Schrauberkopf verlässt, werden
die Halteelemente aus ihrer Klemmlage in diese ausgeschwenkte Lage
bewegt, um die Schraube freizugeben.
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Die
Ausrichtung wenigstens eines Halteelements in der Klemmlage wird
bestimmt durch einen mit dem Halteelement zusammenwirkenden einstellbaren
Anschlag. Dieser Anschlag legt also fest, wie weit das Halteelement
in Richtung auf die zentrische Achse A zu bewegt werden soll, um
eine dort angeordnete Schraube zu klemmen. Unter „Ausrichtung" ist dabei diejenige
Lage des Haltemittels im Raum zu verstehen, welche das Haltemittel
bei Zusammenwirken mit dem Anschlag relativ zur Achse A einnimmt.
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Erfindungsgemäß wird der
Anschlag gebildet mittels eines um die Achse A drehbaren Einstellelements.
Dieses weist für
das wenigstens eine Halteelement eine Anschlagfläche mit in Umfangsrichtung veränderlichem
radialem Abstand zur Achse A auf. Dadurch ergeben sich die vorbeschriebenen
Vorteile.
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Insbesondere
soll das Einstellelement dabei (mit Blick entlang seiner Rotationsachse
A) in gleichartige Segmente aufgeteilt werden, deren Anzahl sich
nach der Anzahl der Halteelemente richtet. Jedes Segment zeichnet
sich aus durch eine Anschlagfläche,
die mit veränderlichem
radialem Abstand zur Achse A verläuft. Die in Umfangsrichtung
gleichmäßig um das
Einstellelement angeordneten Halteelemente bzw. deren zugehörige Anschlagflächen wirken
dann jeweils mit gleich weit von der Achse A entfernten Anschlagflächen des
Einstellelements zusammen, so dass eine Drehung des Einstellelements um
die Achse A gleichzeitig für
alle Halteelemente ihren jeweiligen radialen Anschlagabstand verändert.
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In
Fortführung
des erfinderischen Gedankens sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung vor, dass eine einem Halteelement zugeordnete Anschlagfläche in radialer
Richtung mit in Stufen oder stufenlos ansteigendem radialem Abstand
zur Achse ausgebildet ist. Ein gestufter Verlauf der Anschlagfläche erleichtert
das genaue Einstellen eines bestimmten Anschlags, da er innerhalb
enger Drehwinkeltoleranzen seine Stufenhöhe nicht ändert und damit konstant bleibt.
Sofern für
den Betrieb des Schraubers eine vorgegebene Anzahl von definierten Anschlagpositionen
bevorzugt wird, kann das Einstellelement speziell für derartige
Anschläge
ausgebildet sein, wobei zwischen einzelnen Stufen liegende radiale
Abstände
dann als Anschlag nicht wählbar sind.
Alternativ kommt eine stufenlos ansteigende Anschlagfläche in Frage,
um jeden Anschlagabstand zur Achse A innerhalb eines Minimal- bzw.
Maximalwerts auswählen
zu können.
Die 7a und 7b zeigen
(in stark übertriebener
zeichnerischer Darstellung) Ausführungsbeispiele
für ein
solches Einstellelement.
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Vorteilhafterweise
ist das Einstellelement zur Einstellung des Anschlags in der jeweiligen
Drehlage mit Rast- oder Fixiermitteln fixierbar. Dadurch soll sichergestellt
werden, dass das Einstellmittel seine Lage nicht ändert und
damit die gewählten
Anschläge
beibehalten werden. Als Fixiermittel kommt zum Beispiel eine Klemmschraube
in Frage, welche in der gewählten
Drehlage angezogen wird und das Einstellelement gegen einen ortsfesten
Körper
verklemmt. Alternativ können
auch (federbeaufschlagte) Rastmittel vorgesehen sein, mit deren
Hilfe das Einstellelement in verschiedenen Drehwinkeln einrastet. Die
Drehwinkel können
mit der Lage einzelner Stufen entlang einer Anschlagfläche auf
dem Einstellelement zusammenfallen, so dass die Anschlagabstände zur
Längsachse
A in Stufen wählbar
und auch fixierbar sind. Denkbar ist weiterhin, die Rastmittel so auszubilden,
dass sie von Hand überwunden
werden können,
um das Einstellelement manuell zu betätigen.
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Vorteilhafterweise
kann eine aus der gewählten
Drehlage resultierende und darauf bezogene Größe über eine mit dem Einstellelement
zusammenwirkende Skala ablesbar sein. Insbesondere kommt hierfür der jeweilige
axiale Abstand der Halteelemente im Bereich der zu haltenden Schraube
in Frage, wenn das Halteelement am gewählten Anschlag anliegt. So
lässt sich
ohne zusätzlichen
Prüfungsaufwand
der gewünschte
Anschlag einstellen, was die Bedienung zusätzlich vereinfacht bzw. beschleunigt.
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Aus
dem Stand der Technik ist weiterhin das Problem bekannt, die Halteelemente
möglichst
einfach an der Schraubeinheit anzuordnen bzw. zu montieren. Bekannt
ist die Verwendung separater Achsen, welche die Halteelemente und
einen Klinkenbock durchdringen. Diese müssen bei der Montage separat
eingesetzt und axial fixiert werden, was zusätzlichen Aufwand bedeutet.
Trotzdem lösen
sich manche solcher Achsen im Betrieb, so dass die Funktion der
Halteelemente nicht optimal gewährleistet
wird.
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Daher
sieht die vorliegende Erfindung weiterhin vor, dass die Halteelemente
als jeweils um eine Schwenkachse bewegliche, an einem Klinkenbock gelagerte,
federbelastete Klinken ausgebildet sind. Insbesondere sind die Klinken
mit fest daran angeordneten Achszapfen ausgestattet, um die Montage erheblich
zu erleichtern. Dazu werden die Klinken lediglich in geeignete,
vorzugsweise L-förmige
Ausnehmungen am Klinkenbock eingesetzt, von wo sie eben so leicht
wieder zu entnehmen sind. Eine weitere Sicherung oder etwa die Fixierung
von Achsen ist nicht nötig.
Durch geeignete Federbelastung wird jede Klinke in ihrer Halterung
des Klinkenbocks gehalten, so dass die Achszapfen aus der genannten Ausnehmung
nicht herausrutschen können.
Gleichzeitig können
sich die Achsen, wenn sie einstückig
an der Klinke angeordnet sind, von dieser nicht lösen, wodurch
ein stabiler und sicherer Betrieb der Schraubeinheit gewährleistet
wird. Die Anpassung an unterschiedliche Schaftdurchmesser mit einhergehendem Wechsel
der Klinken kann so erheblich schneller und einfacher erfolgen als
im Stand der Technik. Die vereinfachte Aufhängung der Halteelemente gestattet auch
die raumsparende Anordnung des Einstellelements. Insbesondere anhand
der 1 ist eine solche Ausführung gut zu erkennen.
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Sofern
das Einstellelement mit mechanischen Hilfsmitteln bedient werden
soll, kann daran vorteilhafterweise eine Schlüsselfläche oder eine radial oder stirnseitig
angeordnete Stiftbohrung vorgesehen sein, um eine Drehkraft einbringen
zu können.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung anhand von Figurenbeispielen näher erläutert. Von den Figuren zeigt
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Schraubeinheit,
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2 die
Schraubeinheit gemäß 1 in
einer anderen Seitenansicht,
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3 die
Schraubeinheit gemäß 1 in
einer schematischen Schnittdarstellung,
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4 die
Schraubeinheit gemäß 3 mit zugeführter Schraube,
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5 die
Schraubeinheit gemäß 4 mit eingeführtem Werkzeug,
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6 die
Schraubeinheit gemäß 5 beim Ausdrücken der
Schraube, und
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7a,
b eine schematische Darstellung einer möglichen Kontur des Einstellelements.
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1 zeigt
den Kopfbereich 3 einer Schraubeinheit 1 in Seitenansicht.
Der Kopf 3 erstreckt sich entlang einer Achse A. Dem Schrauberkopf 3 sind
(in 1 nicht dargestellte) Schrauben zuführbar, die anschließend entlang
der Achse A in einen dafür
vorgesehenen Körper
eingeschraubt werden. Vor dem Einschraubvorgang wird die im Kopf 3 bereitgestellte Schraube
von den freien Enden 10' bzw 10'' zweier klinkenartigen Halteelementen 4' und 4'' vorübergehend gehalten. Die Klinken 4' und 4'' sind dabei mittels an den Klinken
fest ausgebildeten Achszapfen 7' und 7'' in
komplementär
zu den Achszapfen ausgebildete Ausnehmungen in einem Klinkenbock 8 eingesetzt.
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In
der eingesetzten Lage sind die Klinken 4' bzw. 4'' um
die Achszapfen 7' bzw. 7'' um einen gewissen Winkel schwenkbar.
Dabei bewegen sich die unteren freien Enden 10', 10'' der jeweiligen Klinke 4', 4'' in radialer Richtung von der Achse
A nach außen
weg. Aufgrund einer Federbelastung werden die Klinken 4', 4'' jedoch zunächst mit ihren unteren Enden 10' bzw. 10'' in Richtung auf die Achse A gedrückt, um
dort eine Schraube vorübergehend
zu klemmen oder mit wählbarem,
vorzugsweise geringem Spiel zu halten.
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Der
Schwenkwinkel der Klinken 4' bzw. 4'' wird in einer Richtung limitiert
durch einen verstellbaren Anschlag. Dieser wird gebildet mittels
eines Einstellelements 5, welches um die Achse A drehbar
angeordnet ist. Das Einstellelement 5 weist auf seiner radial
nach außen
weisenden Seite für
jede Klinke 4' bzw. 4'' eine Anschlagfläche 6' bzw. 6'' auf, welche zur Achse A einen
in Umfangsrichtung veränderlichen
radialen Abstand besitzt. Die Drehlage des Einstellelements 5 mit
seinen Anschlagflächen 6' und 6'' legt also fest, wie weit die unteren
freien Enden 10' bzw. 10'' einer jeden Klinke 4' bzw. 4'' sich der Achse A annähern können. Mit
anderen Worten: Wird das Einstellelement 5 um ein vorgegebenes
Maß um
die Achse A gedreht, um eine radial weiter außen liegende Anschlagfläche zu nutzen,
so drücken
diese Anschlagflächen 6' bzw. 6'' die damit zusammenwirkenden Abschnitte
der jeweiligen Klinke 4' bzw. 4'' etwas weiter auseinander. Damit
wandern auch die freien Enden 10' bzw. 10'' jeweils
etwas von der Achse A fort. In dieser etwas gespreizten Ausrichtung
bildet sich ein (über
die Drehlage des Einstellelements einstellbares) Spiel zwischen
Schraubenschaft und den freien Enden, um die Schraube „locker" zu halten.
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Durch
Einstellung des Einstellelements 5 verändert sich also der Abstand
der Klinken 4' bzw. 4'', so dass der Schrauberkopf 3 die
zugeführten Schrauben
auf unterschiedli che Weise (geklemmt, nahezu ohne Spiel, mit größerem Spiel)
halten kann und dafür
auch leicht verstellt werden kann.
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2 zeigt
die Schraubeinheit 1 gemäß 1 um 90° gedreht.
Zu erkennen ist dabei insbesondere, dass das Einstellelement 5 seitlich
unterhalb des Klinkenbocks 8 hervortritt, also leicht zugänglich ist
und sich damit einfach verstellen lässt.
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3 zeigt
den Schrauberkopf 3 gemäß 1 in
geschnittener schematischer Darstellung. Zu sehen ist dabei wieder
das Einstellelement 5, welches an seinem äußeren Umfang
Anschlagflächen 6' bzw. 6'' aufweist, an denen die Klinken 4' bzw. 4'' anliegen. Zu sehen ist weiterhin,
dass jede Klinke 4' bzw. 4'' über nicht näher bezeichnete Federelemente beaufschlagt
wird. Der Beaufschlagungspunkt liegt dabei oberhalb der Achszapfen 7' bzw. 7'' gemäß 1, so dass
die unteren freien Enden 10' bzw. 10'' durch die Federwirkung aufeinander
zu gedrückt werden,
um eine dazwischen angeordnete Schraube vorübergehend mit Spiel zu führen oder
zu klemmen.
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Dieser
Zustand ist in 4 beschrieben, wo eine Schraube 2 von
oben in den Schrauberkopf 3 eingeführt wurde und nun zwischen
den unteren freien Enden der Klinken 4' und 4'' gehalten
wird. Das Einstellelement 5 ist dabei in seiner Drehlage
so gewählt
worden, dass der entstehende Anschlag im Bereich der Anschlagflächen 6' bzw. 6'' ein Zusammendrücken der unteren freien Bereiche 10' bzw. 10'' so weit ermöglicht, dass die Schraube tatsächlich klemmend
gehalten wird.
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In 5 ist
der darauf folgende Schritt zu sehen, wonach ein Werkzeug 9 in
axialer Richtung von oben in das Angriffsmerkmal der Schraube 2 eingeführt wurde,
um ein Drehmoment in diese übertragen zu
können.
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6 schließlich zeigt
den Moment, in dem das Werkzeug 9 die Schraube 2 zwischen
den unteren freien Enden 10' bzw. 10'' der Klinken 4' bzw. 4'' hindurch nach außen drückt, um
sie einzuschrauben. Die unteren freien Enden 10' bzw. 10'' werden dabei gegen die Federwirkung
etwas nach außen
gedrückt. Sobald
die Schraube 2 den Schraubenkopf 3 verlassen hat,
schwenken die Klinken 4' bzw. 4'' wieder in die ursprüngliche
Lage zurück,
bei der sie an den Anschlagflächen 6' bzw. 6'' anliegen.
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In 7a und 7b sind
beispielhaft zwei übertrieben
ausgeprägte
Profile des Einstellelements 5 dargestellt. Das Einstellelement 5 gemäß 7a ist
dabei vorgesehen für
einen Schrauberkopf mit zwei Klinken, während 7b ein
Einstellelement 5 für
einen Schrauberkopf mit drei gleichmäßig um den Umfang der Achse
A angeordneten Klinken zeigt.
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Zu
erkennen ist insbesondere, dass der Radius R', R'' oder R''' sich
gegenüber
einer ortsfest angeordneten Klinke 4', 4'' oder 4''' je
nach Drehwinkel des Einstellelements 5 um die Achse A ändert, so dass
für alle
Klinken gleichzeitig der Anschlag bzw. die radiale Auslenkung der
unteren freien Abschnitte wählbar
ist. Die hier übertrieben
dargestellten Auslenkungen erstrecken sich vorzugsweise über radiale Differenzen
im Bereich von Millimeterbruchteilen. Selbstverständlich sind
auch andere Formen des Einstellelements denkbar, solange unterschiedliche radiale
Abstände
entlang der Anschlagflächen
realisiert sind.