DE102010007175A1

DE102010007175A1 - Vorrichtung zur Zuführung von Schrauben aus Röhrenmagazinen zu einem elektrischen Schraubendreher

Info

Publication number: DE102010007175A1
Application number: DE201010007175
Authority: DE
Inventors: Peter Krall
Original assignee: Krall Peter Dr 81369
Current assignee: Krall Peter Dr 81369
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-11
Also published as: WO2011095640A1; DE112011100475A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der Schrauben zu einem Schraubendreher zugeführt werden. Die Erfindung erreicht ihren Zweck dadurch, dass die Schrauben dem Schrauberdreher aus einem Magazin mit mindestens einer, bevorzugt mehreren röhrenförmigen Behältern zugeführt werden. Dabei werden die Schrauben aus den Vorratsbehältern in eine drehbare Zuführung geschoben und dann durch drehen dieser Zuführung unter den Schraubendereher geschwenkt. Die Erfindung eignet insbesondere für die Zuführung von Schrauben zur Schraubeinheit eines Schraubroboters. Im Vergleich zu etablierten Lösungen weist sie Vorteile in Hinblick auf Beweglichkeit, Geschwindigkeit und die Möglichkeit zur Verwendung unterschiedlicher Schrauben in programmierbaren Arbeitsabläufen auf.

Description

Beschreibung der Erfindung

1. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der Schrauben zu einem Schraubendreher zugeführt werden. Insbesondere eignet sie für die Verwendung zur Zuführung von Schrauben zu elektrisch angetriebenen Schraubereinheiten von Robotern.
2. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben in mindestens einem, bevorzugt mehreren Röhren parallel zur Achse des Schraubendrehers gelagert werden. Die Erfindung ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben aus den Magazinröhren in eine drehbare Aufnahmevorrichtung geschoben und dann durch Drehung diese Aufnahmevorrichtung unter den Schraubendreher geschwenkt werden (Ausführungsbeispiele mit Zeichnungen 1a–1e, 2a–2g).
3. Bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend (1, 2) werden Schrauben in den Magazinröhren eingebettet in Patronen gelagert (Patentschrift 10 2009 053 130.0).
3.a) Bei einer bevorzugten Spezialisierung der Variante (3) werden die leeren Patronen nach Entnahme der Schrauben in leere Magazinröhren geschoben. Magazinröhren, welche zunächst mit Schrauben gefüllt sind, stehen nach Entnahme aller Patronen aus der jeweiligen Röhre für diese Aufgabe bereit, so dass lediglich eine anfangs leere Röhre benötig wird (Ausführungsbeispiel 2)
4. Bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend 1, 2 werden Schrauben in den Magazinröhren eingebettet in Ringe aus elastischem Material gelagert. Dies ist eine Alternative zu Variante 3.
5. Bei einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1, 2, 3 oder 1, 2, 4 werden mehrere Röhren in einer oder mehreren drehbaren Trommeln angeordnet.
5.a) Bei einer Spezialisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend Variante 5 werden mehrere Magazintrommeln auf einem drehbaren Ring gelagert.
5.a.1. Bei einer weiteren Spezialisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend Variante 5.a wird der der Ring mit den Magazintrommeln um die Schraubereinheit herum angeordnet, welche demnach in der Mitte dieses Ringes liegt.
5.a.2. Bei einer weiteren Spezialisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend Variante 5.a wird der der Ring mit den Magazintrommeln neben der Schraubereinheit angeordnet. Dies ist eine Alternative zu 5.a.1)

Ausführungsbeispiel 1
Ausführungsbeispiel 1 (Zeichnungen 1.a–1.e) besteht aus folgenden Teilen:

1) Gehäuse (Zeichnung 1.a [1])
2) Schraubereinheit (Zeichnung 1.a [2]) Die Schraubereinheit beinhaltet einen elektrisch angetriebenen Schraubendreher bekannter Bausart. Die Einheit ist als ganzes in Längsrichtung im Gehäuse verschiebbar. Der Vor- bzw. Rückschub erfolgt vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb.
3) Eine einzelne Magazinröhre (Zeichnung 1.a [3]). Diese Magazinröhre behält ihre Position im Gehäuse während des gesamten Arbeitsverlaufs bis zur Entnahme aller darin enthaltener Schrauben bei. Sie ist jedoch in leicht lösbarer Weise mit dem Gehäuse verbunden, so dass sie nach Entnahme der Schrauben gegen eine andere Röhre getauscht werden kann.
4) Ringe aus elastischem Material im inneren der Magazinröhre (Zeichnung 1a [4]). Diese Ringe sind so ausgeführt, dass sie die darin eingebetteten Schrauben [5] in axialer Richtung ausgerichtet halten. Ihre Verformbarkeit erlaubt es jedoch, die Schrauben mit mäßigem Kraftaufwand axial durchzuschieben.
5) Drei (bei gefüllter Magazinröhre) hintereinander liegende Schrauben (Zeichnung 1.a [5]). Diese Schrauben sind in die elastischen Ringe [4] im inneren der Magazinröhre eingebettet.
6) Ein axial verschiebbarer Stempel, der so angebracht ist, dass er in die Magazinröhre hineingeschoben werden kann (Zeichnung 1.a [6]). Der Vor- bzw. Rückschub erfolgt vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb.
7) Eine drehbar gelagerter Aufnahmevorrichtung (Zeichnung 1.a [7]). Die Achse, um welche diese Vorrichtung gedreht werden kann (Zeichnung 1.a [8]), befindet sich zwischen der Magazinröhre [3] und der Schraubereinheit [2]). Die Aufnahmevorrichtung ist mit einer Bohrung versehen, in welcher sich Ringe aus elastisch deformierbarem Material befinden.

Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels

1. Ausgangszustand (Zeichnung 1b): Die Magazinröhre ist gefüllt. Sowohl Schraubereinheit als auch Stempel sind zurückgezogen. Die schwenkbare Aufnahme befindet sich unter der Magazinröhre.
2. Zustand nach Vorschieben des Stempels (Zeichnung 1c): Durch Vorschub des Stempels wurde eine Schraube in die schwenkbare Aufnahme geschoben.
3. Zustand nach schwenken der Aufnahmevorrichtung (Zeichnung 1d): Die schwenkbare Aufnahmevorrichtung mit der darin eingebetteten Schraube wurde so geschwenkt, dass die Schraube unter der Schraubereinheit zu liegen kommt.
4. Zustand nach eindrehen der Schraube (Zeichnung 1e): Die Schraubereinheit wurde während des Eindrehens der Schraube axial verschoben. Die Schraube befindet sich nunmehr außerhalb der Vorrichtung im Werkstück.
5. Rückführung: Nachdem die Schraubereinheit wieder zurückgezogen wird, kann die schwenkbare Aufnahme wieder unter die Magazinröhre geschwenkt werden. Die Vorrichtung ist damit für die Zuführung der nächsten Schraube bereit.

Ausführungsbeispiel 2
Das Ausführungsbeispiel (Zeichnungen 2.a–2.g) besteht aus folgenden Teilen:

1. Gehäuse (Zeichnung 2.a [1])
2. Schraubereinheit (Zeichnung 2.a [2]) Die Schraubereinheit beinhaltet einen elektrisch angetriebenen Schraubendreher bekannter Bausart. Die Einheit ist als ganzes in Längsrichtung im Gehäuse verschiebbar. Der Vor- bzw. Rückschub erfolgt vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb.
3. Eine Trommel (Zeichnung 2.a [4], welche mehrere, als Magazinröhren für die Schraubenpatronen dienende Bohrungen [4.a, 4.b] aufweist. Die Trommel ist drehbar um eine Achse [9] im Gehäuse gelagert. Zeichnung 2.a zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung, welcher durch die Mitte der Trommel verläuft. Im Ausgangszustand ist mindestens eine der Bohrungen mit Schrauben, welche in Patronen eingebettet sind, gefüllt (Zeichnung 2.a/Schrauben: [5] gefüllte Patronen: [6]; mit gefüllten Patronen gefüllte Röhre: [4.a]). Mindestens eine der Röhren ist leer (Zeichnung 2.a [4.b]) und steht damit für die Aufnahme leerer Patronen nach Entnahme der Schraube zur Verfügung. Die Trommel ist um eine Achse (Zeichnung 2.a [9]) drehbar im Gehäuse gelagert.
4. Ein axial verschiebbarer Stempel, der so angebracht ist, dass er in die Magazinröhre hineingeschoben werden kann (Zeichnung 2.a [3]). Der Vor- bzw. Rückschub erfolgt vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb.
5. Eine drehbar gelagerter Aufnahmevorrichtung (Zeichnung 2.a [7]). Die Achse, um welche diese Vorrichtung gedreht werden kann (Zeichnung 2.a [8]), befindet sich zwischen dem Trommelmagazin [4] und der Schraubereinheit [2]). Die Aufnahmevorrichtung ist mit einer Bohrung versehen. Deren Durchmesser für die Aufnahme einer Schraubenpatrone ausreicht
6. Ein axial verschiebbarer Stempel, der so angebracht ist, dass er in die Magazinröhre von unten hineingeschoben werden kann (Zeichnung 2.a [10]). Der Vor- bzw. Rückschub erfolgt vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb. Aus Platzgründen könnte dieser Stempel durch eine von oben zugreifende Zugvorrichtung ersetzt werden (nicht ausgeführt)

Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels:

1. Ausgangzustand (Zeichnung 2b) einer Arbeitssequenz: Eine Magazinröhre ist mit zwei Schraubpatronen teilweise gefüllt. Diese Magazinröhre liegt unmittelbar neben der Schraubereinheit und über der schwenkbaren Zuführung. Eine zweite Magazinröhre enthält eine leere Schraubpatrone. Die Konstellation ist nach dem Eindrehen der ersten Schraube entstanden.
2. Zustand (Zeichnung 2c) nach Vorschieben des Stempels: Durch Vorschub des Stempels wurde eine Schraube in die schwenkbare Aufnahme geschoben.
3. Zustand (Zeichnung 2d) nach schwenken der Aufnahmevorrichtung: Die schwenkbare Aufnahmevorrichtung mit der darin eingebetteten Schraube wurde so geschwenkt, dass die Schraube unter der Schraubereinheit zu liegen kommt.
4. Zustand (Zeichnung 2e) nach eindrehen der Schraube: Die Schraubereinheit wurde während des Eindrehens der Schraube axial verschoben. Die Schraube befindet sich nunmehr außerhalb der Vorrichtung im Werkstück. Zugleich wurde der Vorschubstempel (Zeichnung 2.a [3]) zurückgezogen, um ein drehen der Trommel zu ermöglichen.
5. Zustand (Zeichnung 2f) nach rückschwenken der Zubringervorrichtung (Zeichnung 2.a [7]) und drehen der Trommel (Zeichnung 2.a [4]). Die Zubringervorrichtung enthält eine leere Patrone und liegt unter einer Bohrung, welche bereits teilweise mit leeren Patronen gefüllt ist.
6. Zustand (Zeichnung 2g) nach Rückschub der leeren Patrone in die Trommel
7. Rückführung: Nach neuerlicher Drehung der Trommel und rückziehen des unteren Stempels ist der Ausgangszustand für die nächste Arbeitssequenz erreicht.

Zweck und Vorzüge der Erfindung
Die Erfindung ist geeignet, Schrauben zu einem elektrischen Schraubendreher zuzuführen. Sie ist insbesondere für Schraubroboter geeignet.
Im Vergleich zur bekannten Zuführung über Gurte ist der Wechsel des Magazins vereinfacht, da dieses ohne zusätzliches Einführen eines Gurtes in eine Zugvorrichtung möglich ist. Hierdurch können die Magazine eines Schraubroboters sehr rasch und vollautomatisch gewechselt werden. Die rasche Auswechselbarkeit des Magazins erleichtert die Verwendung kleiner Magazine und begünstigt damit indirekt die Beweglichkeit der Schrauber- und Magazineinheit.
Die gemischte Verwendung von Schrauben unterschiedlicher Dimension ist sowohl im Vergleich zu Zuführung über Gurte als auch zur Zuführung über Schläuche leichter realisierbar, da die Zuführung aus mehreren Magazinen frei programmierbar möglich ist.
Im vergleich zur Zuführung über Schläuche entfällt die Einschränkung der Beweglichkeit der Schraubereinheit durch die Zuführschläuche.
Stand der Technik
Derzeit sind für die automatische Zuführung von Schrauben die Verwendung von Magazingurten und die Verwendung von Schläuchen zur Zuführung aus Vereinzelnern gebräuchlich. Beide Typen von Zuführungsvorrichtungen erfüllen einen ähnlichen Zweck wie die hier beschriebene Vorrichtung, sind jedoch anders aufgebaut.
Die in der Erfindung vorausgesetzten Elemente, insbesondere elektrisch angetriebene Schraubendreher, sind Stand der Technik. Ebenso ist die Verwendung von Robotern zur automatischen Verschraubung von Werkstücken Stand der Technik.
Die in der Erfindungsbeschreibung erwähnten Schraubenpatronen sind nicht Stand der Technik. Ein entsprechendes Patent wurde vom Erfinder beantragt (10 2009 053 130.0)
Legende

Zeichnung 1.a) Erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 in der Schnittzeichnung
– 1: Gehäuse
– 2: Schraubereinheit
– 3. Magazinröhre
– 4: Elastische Ringe im inneren der Magazinröhre
– 5: Schrauben
– 6: Verschiebbarer Stempel
– 7: Schwenkbare Zubringervorrichtung
– 8: Achse der schwenkbaren Zubringervorrichtung
Zeichnung 1.b) Schritt (1) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 1.c) Schritt (2) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 1.d) Schritt (3) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 1.e) Schritt (4) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 2.a) Erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 in der Schnittzeichnung
– 1: Gehäuse
– 2: Schraubereinheit
– 3. Verschiebbarer Stempel
– 4: Trommelmagazin mit Bohrungen zur Aufnahme von Schraubpatronen i. 4.a) Mit Schraubpatronen gefüllte Bohrung ii. 4.b) Leere, zur Aufnahme leerer Patronen bereitstehende Bohrung
– 5: Schrauben
– 6: Patronen; mit Schrauben gefüllt
– 7: Schwenkbare Zubringervorrichtung
– 8: Achse der schwenkbaren Zubringervorrichtung
– 9. Achse der Magazintrommel
Zeichnung 2.b) Schritt (1) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 2.c) Schritt (2) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 2.d) Schritt (3) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 2.e) Schritt (4) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 2.1) Schritt (5) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)
Zeichnung 2.g) Schritt (6) in der Arbeitssequenz des Ausführungsbeispiels (Text)

Claims

Patentanspruch (1) bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zuführung von Schrauben zu einem elektrischen Schraubendreher, gekennzeichnet durch: – Die Schrauben werden in mindestens einem, bevorzugt mehreren Röhren parallel zur Achse des Schraubendrehers gelagert. – Die Magazinröhren sind für die Dauer des Arbeitsvorgangs in einem Gehäuse mit dem Schraubendreher zu einer Einheit verbunden. – Die Magazinröhren können aus dem Gehäuse entnommen und gegen andere getauscht werden. – Die Schrauben werden aus den Magazinröhren in eine drehbare Aufnahmevorrichtung geschoben und dann durch Drehung diese Aufnahmevorrichtung unter den Schrauber geschwenkt.
Patentanspruch 2. Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend (Anspruch 1), bei der Schrauben in den Magazinröhren eingebettet in Patronen gelagert werden.
Patentanspruch 3. Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend (Ansprüche 1 + 2), bei der leere Patronen nach Entnahme der Schrauben in Magazinröhren zurück geschoben werden, welche keine gefüllten Patronen (mehr) enthalten.
Patentanspruch 4. Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend (Anspruch 1), bei der Schrauben in den Magazinröhren eingebettet in Ringe aus elastischem Material gelagert werden.
Patentanspruch 5: Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1, oder 1 in Kombination mit 2, oder 1 in Kombination mit 3. oder in Kombination mit 4, bei der eine oder mehrere drehbare Trommeln mit mehreren Bohrungen zur Aufnahme der Schrauben oder Schraubpatronen verwendet werden.
Patentanspruch 6: Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 5, bei der mehrere Trommeln auf einem drehbaren Ring angeordnet sind.