-
Eine Schraube ist in der Regel ein Bolzen oder Stift, welcher mit einem Außengewinde versehen ist. Als Kopf enthält die Schraube gegebenenfalls Formelemente für einen formschlüssigen Kontakt mit Schraubwerkzeugen, welche auch versenkt sein können (Innenprofil). Ein Beispiel hierfür ist ein Gewindestift, d.h. eine Schraube ohne Kopf, welche mit einem Innenprofil versehen ist.
-
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Werkzeuge zum Ein- und Ausdrehen von Schrauben und Muttern bekannt, beispielsweise Akkuschrauber, Elektroschrauber, Druckluftschrauber oder Hydraulikschrauber. Die Schrauber können mobil betrieben werden oder fest installiert sein.
-
Bei manuellem Betrieb des Schraubers führt ein Bediener den Schrauber, um ein korrektes Einfädeln der Schrauberspitze sicherzustellen. Bei automatischem Betrieb eines Schraubers muss der Schrauber sehr genau vor der Schraube justiert werden, um ein korrektes Einfädeln der Schrauberspitze sicherzustellen.
-
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Alternative zum Stand der Technik bereitgestellt werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schrauber mit einer Schrauberklinge gelöst, welche in Verlängerung einer Welle montiert ist. Der Schrauber ist gekennzeichnet durch eine lösbare Verbindung zwischen der Welle und einem Gestell, wobei die lösbare Verbindung zur Zentrierung der Welle eingerichtet ist. Der Schrauber ist weiterhin durch einen Mechanismus zum Herstellen und Lösen der lösbaren Verbindung gekennzeichnet.
-
Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
-
Der Schrauber ermöglicht ein selbständiges Einfädeln seiner Schrauberklinge auch dann, wenn eine Position einer Schraube aufgrund von Bauteil- oder Montagetoleranzen von einer Sollposition abweicht. Beispielsweise kann die Schrauberklinge an eine Schraube herangefahren werden, deren Innenprofil um einen Einführtrichter als Einführhilfe erweitert ist. Nachdem die Schrauberklinge am Einführtrichter angesetzt hat, wird mittels des Mechanismus die lösbare Verbindung gelöst. Nun hat die Schrauberklinge genügend Spiel, um entlang des Einführtrichters in das Innenprofil zu gleiten. Der Fangbereich der Einführhilfe kann durch Lösen der lösbaren Verbindung deutlich vergrößert werden. Entsprechende Einführtrichter für Schrauben können mit großem Durchmesser versehen werden.
-
Der Schrauber ermöglicht somit ein prozesssicheres selbständiges Einfädeln. Weiterhin kann der Schrauber für unterschiedliche Anwendungsfälle mit geringem Aufwand nachgerüstet werden. Der Schrauber ermöglicht es, auf aufwendige und teure Alternativlösungen zur Feinpositionierung der Schrauberspitze zu verzichten.
-
Die lösbare Verbindung ist beispielsweise als geteilte Schrauberklingenaufnahme mit Kegelzentrierung realisiert. Als Halterung ist sie ein Verbindungselement, welches die Welle in einer zentrierten Position halten kann. Durch das Lösen der lösbaren Verbindung wird eine starre Lagerung der Schrauberklinge in radialer Richtung eines Querschnitts der Schrauberklinge aufgehoben.
-
In einer Weiterbildung ist die lösbare Verbindung eine lösbare Drehgelenkverbindung, welche auch im geschlossenen Zustand eine Rotation der Welle um ihre Achse erlaubt.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die lösbare Drehgelenkverbindung als Kegellager, insbesondere als Kegelrollenlager oder Kegelgleitlager, ausgeführt.
-
In einer Weiterbildung ist die lösbare Drehgelenkverbindung ein Radiallager, welches aus einem Zentrierkegel und einer Gleitbuchse besteht, welche zwischen der Welle und dem Zentrierkegel angeordnet ist. Bei dem Radiallager handelt es sich beispielsweise um ein Radial-Axial-Lager oder ein radiales Gleitlager.
-
Gemäß einer Ausführungsform besteht der Mechanismus zum Herstellen und Lösen der Drehgelenkverbindung aus einem Kurzhubschlitten, auf welchem eine äußere Kegelschale angeordnet ist, mittels welcher der Zentrierkegel zentrierbar ist. Der Mechanismus beinhaltet ferner einen Antrieb, insbesondere einen Kurzhub-Pneumatikzylinder, welcher zu einem Verfahren des Kurzhubschlittens eingerichtet ist.
-
In einer Weiterbildung enthält ein Material der Gleitbuchse Kohlenstoff. Hierdurch wird die Gleitbuchse selbstschmierend. Der Zentrierkegel besteht aus Aluminium und die äußere Kegelschale aus Stahl.
-
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Schrauber ein Kugelgelenk, insbesondere ein Kugelkalottenlager, über welches die Welle auch dann gelagert ist, wenn der Mechanismus die lösbare Verbindung gelöst hat.
-
Das Kugelgelenk ermöglicht der Schrauberklinge ein größtmögliches Spiel, welches ein sicheres Einfädeln der Schrauberklinge erlaubt. Die Schrauberspitze kann nun Bewegungen in radialer Richtung ihres Querschnitts annähernd ohne Reaktionskräfte nachgehen. Dabei ist die Schrauberklinge nur noch in dem Kugelgelenk gelagert.
-
Hierdurch können mit geringem Aufwand dynamische Bewegungen mitgeführt werden. Durch die in der lösbaren Drehgelenkverbindung geteilte Schrauberklingenaufnahme sind die bewegten Massen gering.
-
In einer Weiterbildung ist der Schraube mit einer elastischen Kupplung, insbesondere einem Schlauch, ausgerüstet, über welche die Welle rückseitig des Kugelgelenks mit einem Motor verbunden ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schrauber auf einem Schlitten montiert, welcher über einen Linearantrieb, insbesondere an Pneumatikzylinder, verfahrbar ist. Mittels des Schlittens kann der Schrauber mit der Schrauberklinge an einen Schraubenkopf automatisiert herangefahren werden.
-
In einer Weiterbildung ist eine Schrauberspitze der Schrauberklinge pyramiden-, kegel- oder kugelförmig abgerundet. Diese Weiterbildung unterstützt das selbständige Eintauchen der Schrauberklinge in ein Innenprofil. Bei langsamem Drehen, leichtem Druck und ausreichender Beweglichkeit der Schrauberklinge taucht diese selbständig in das Innenprofil ein.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schrauber mit einer Druckfeder ausgerüstet, über welche die Schrauberklinge gefedert gelagert ist. Die Druckfeder ermöglicht ein federndes Mitgehen der Schrauberklinge, wodurch zusätzlich größere Toleranzen in Längsrichtung der Schrauberklinge ausgeglichen werden können.
-
Eine mit leichter Kraft an einem Zentriertrichter als Einführhilfe für ein Innenprofil eines Schraubenkopfs anliegende Schrauberklinge wird in das Innenprofil gleiten, wenn die keglige oder abgerundete Schrauberspitze auf der Innenfläche des Zentriertrichters überfedert aufsetzt und ihre Lagerung im Kugelgelenk so flexibel ist, dass die Schrauberklinge durch leichten Anpressdruck zur Schraubenachse bzw. dem Innenprofil gleiten kann. Abschließend fädelt die Schrauberklinge in das Innenprofil ein, wenn sie langsam gedreht wird.
-
Bei dem Verfahren zum selbständigen Einfädeln einer Schrauberklinge wird die Schrauberklinge des Schraubers versetzt an ein Innenprofil einer Schraube, insbesondere einen Innensechskant, Innenvierkant, Innensechsrund oder Innenvielzahn, herangeführt. Die Schrauberklinge setzt auf einem Rand des Innenprofils oder auf einer Einführhilfe überfedert auf. Die lösbare Verbindung wird durch den Mechanismus gelöst. Die Schrauberklinge wird langsam gedreht. Die Schrauberklinge fädelt selbständig in das Innenprofil ein.
-
Das Verfahren macht sich den Umstand zunutze, das eine mit leichter Kraft an einem Rand eines Innenprofils oder an einer Innenfläche eines Einführtrichters anliegende Schrauberspitze in das Innenprofil gleiten wird, wenn die Schrauberspitze keglig oder abgerundet ist, die Schrauberklinge langsam gedreht wird und ausreichend beweglich gelagert ist.
-
Der Schrauber kann für einen vollautomatischen Betrieb mit selbständigem Einfädeln der Schrauberklinge verwendet werden.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
-
1 eine geschnittene Seitenansicht eines Schraubers mit Schrauberklinge, kegelförmig geteilter Schraubenklingenaufnahme und einem Kugelkalottenlager,
-
2 eine geschnittene Seitenansicht der kegelförmig geteilte Schrauberklingenaufnahme aus 1 im Detail,
-
3 eine geschnittene Seitenansicht des Kugelkalottenlager aus 1 im Detail,
-
4 eine geschnittene Seitenansicht einer geschlossenen Drehgelenkverbindung für eine Welle eines Schraubers,
-
5 eine geschnittene Seitenansicht einer geöffneten Drehgelenkverbindung für eine Welle eines Schraubers,
-
6 eine gebrochene und geschnittene Seitenansicht eines Schraubers mit geöffneter Drehgelenkverbindung beim Einfädeln in ein Innenprofil einer Schraube,
-
7 eine geöffnete Drehgelenkverbindung in perspektivischer Darstellung, und
-
8 einen Schrauber in perspektivischer Darstellung.
-
1 zeigt einen Schrauber in einer geschnittenen Seitenansicht. Eine Schrauberspitze 1 einer Schrauberklinge 2 ist kugelförmig abgerundet. Die Schrauberklinge 2 ist in Verlängerung einer Welle 30 montiert und liegt mittels eines Stifts 41 auf einer Druckfeder 4 auf. Am gegenüberliegenden Ende der Welle 30 ist diese in einem Kugelkalottenlager 7 gelagert. Zusätzlich ist die Welle 30 über eine lösbare Drehgelenkverbindung gehaltert, welche als kegelförmig geteilte Schrauberklingenaufnahme ausgebildet ist. Hierzu umschließt eine Gleitbuchse 3 die Welle 30 und bettet diese in einen Zentrierkegel 5 aus Aluminium ein.
-
In 1 ist der Zentrierkegel 5 in einer äußeren Kegelschale 6 fixiert. Dies bedeutet, dass die Schrauberklinge 2 stabil in ihrer Mittelstellung fixiert ist. Die Druckfeder 4 hält die Schrauberklinge 2 in 1 in vorderer Stellung. Da die Drehgelenkverbindung geschlossen ist, ist auch das Kugelkalottenlager 7 fixiert. In dieser Ausgangsstellung kann die Schrauberspitze 1 zielgenau an eine Schraube herangeführt werden.
-
Mit geschlossener Drehgelenkverbindung ist die Schrauberklinge 2 in ihrer Mittelstellung zentriert. Ein Gestell des Schraubers kann auf einem Schlitten mit einem Pneumatikzylinder in Richtung einer Schraube verfahren werden, bis die Schrauberklinge 2 auf einem Rand eines Innenprofils eines Schraubenkopfes oder auf einer Innenfläche einer Einführhilfe 22, beispielsweise eines Einführtrichters, überfedert aufsetzt. Aufgrund der Gleitbuchse 3 ist die Schrauberklinge 2 auch bei geschlossener Drehgelenkverbindung drehbar. Ein Material der Gleitbuchse 3 enthält beispielsweise Kohlenstoff, wodurch sich die Gleitbuchse 3 selbst schmiert. Als Material für den Zentrierkegel 5 eignet sich beispielsweise Aluminium, während die äußere Kegelschale 6 aus Stahl gefertigt sein kann. Die Welle 30 kann ebenfalls aus Stahl gefertigt werden, während für die Schrauberklinge 2 bevorzugt gehärteter Stahl zum Einsatz kommt.
-
2 zeigt die lösbare Drehgelenkverbindung aus 1 im Detail.
-
3 zeigt das Kugelkalottenlager 7 aus 1 im Detail.
-
4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der geschlossenen Drehgelenkverbindung, nachdem die Schrauberklinge 2 auf einem Schraubenkopf oder auf einer Einführhilfe für ein Innenprofil eines Schraubenkopfes überfedert aufgesetzt hat. Der Stift 41 hat sich durch Druck der Schrauberklinge 2 nach rechts verschoben, wodurch die Druckfeder 4 beaufschlagt wird.
-
5 zeigt das Öffnen der Drehgelenkverbindung in Richtung der Pfeile. Hierzu wird beispielsweise ein Kurzhubschlitten, welcher die äußere Kegelschale 6 trägt, mittels eines Kurzhub-Pneumatikzylinders um 2 cm nach links verfahren.
-
Nach dem Aufsetzen der Schrauberspitze wird die Schrauberklinge 2 an der Schrauberspitze durch den Kontakt zur Schraube gehalten. Die Drehgelenkverbindung kann daher geöffnet werden. Hierdurch erhält die Schrauberspitze zusätzliche Bewegungsfreiheit.
-
6 zeigt eine gebrochene und geschnittene Seitenansicht des Schraubers. Eine Schrauberspitze 1 der Schrauberklinge 2 fädelt gerade in ein Innenprofil 21, beispielsweise ein Innensechskant, einer Schrauber 20 ein. Zuvor hat die Schrauberspitze 1 auf der Innenfläche einer Einführhilfe, hier eines Einführtrichters 22, versetzt zur Schraubenachse überfedert aufgesetzt. Aufgrund des großen Spiels in der geöffneten Drehgelenkverbindung konnte die Schrauberspitze 1 mit dem Zentrierkegel 5 innerhalb der äußeren Kegelschale 6 nach unten absinken, wie dies im in 6 gezeigten Fall für das Einfädeln in das Innenprofil 21 erforderlich war. Die überfederte Längslagerung der Schrauberklinge 2 auf der Druckfeder 4 ermöglicht eine gleichmäßige Andruckkraft der Schrauberspitze 1 von ca. 1 N, während die Schrauberspitze 1 entlang des Einführtrichters 22 in das Innenprofil 21 gleitet. Hierzu wird die Schrauberklinge 2 unter der leichten Vorspannung von ca. 1 N langsam gedreht. Als Drehgeschwindigkeit eignet sich für das Einfädeln beispielsweise 10 1/min.
-
Die Druckfeder 4 schiebt die Schrauberspitze 1 entlang des Einführtrichters 22 in das Innenprofil 21. Hierbei ist die Schrauberklinge 2 nur noch im Kugelkalottenlager 7 gelagert und kann dem Einführtrichter 22 frei folgen. Der Drehpunkt der Welle 30 liegt im Kugelkalottenlager 7. Die Welle 30 pendelt um diesen Punkt.
-
7 zeigt eine perspektivische Darstellung der geöffneten Drehgelenkverbindung. Die äußere Kegelschale 6 ist in einem Bauteil angeordnet, welches mittels eines Kurzhubschlittens 10 verschoben werden kann.
-
8 zeigt eine perspektivische Darstellung des Schraubers. Auf der Rückseite des Kugelkalottenlagers 7 ist die Welle 30 mittels eines Schlauchs 8 als elastische Kupplung an einen Motor 9 gekoppelt, durch den die Welle 30 angetrieben wird. Zum Heranfahren des Schraubers an eine Schraube ist der Schrauber auf einem Schlitten 11 montiert, welcher mittels eines Pneumatikzylinders 12 in Richtung der Schraube verfahren kann. Die äußere Kegelschale 6 ist in dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel Teil eines Kurzhubschlittens 10, welcher mittels eines Kurzhub-Pneumatikzylinders 13 verfahren werden kann, um die Drehgelenkverbindung zu lösen.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können frei miteinander kombiniert werden.
