DE102016109603B3 - Wrench - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Schraubwerkzeug zur Übertragung einer Drehbewegung auf ein Schraubelement vorgestellt. Die Übertragung der Drehbewegung durch das Schraubwerkzeug erfolgt hierbei reibschlüssig, sodass ein Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen auch beim Fehlen einer Angriffsmöglichkeit in Form eines speziellen Profils an einem Schraubelement möglich ist.It is presented a screwing tool for transmitting a rotary motion to a screw. The transmission of the rotational movement by the screw is done here by friction, so that tightening and loosening of screw is possible even in the absence of an attack option in the form of a special profile on a screw.
Description
Die Erfindung betrifft ein Schraubwerkzeug zur Übertragung einer Drehbewegung auf ein Schraubelement, insbesondere Schraube oder Verschlussstopfen eines Akkumulators. The invention relates to a screwing tool for transmitting a rotary motion to a screw, in particular screw or plug of a battery.
Schraubwerkzeuge werden bei mannigfaltigen Gelegenheiten in der handwerklichen oder industriellen Herstellung benötigt, um Schraubelemente wie z.B. Senkkopfschrauben anzuziehen oder zu lösen. Die Kraftübertragung auf das Schraubelement erfolgt dabei im Normalfall durch Formschluss, wofür das Schraubelement ein zu seinem Profil passendes Gegenstück in Form eines Schraubendrehers o. a. benötigt. Screwdriving tools are needed on a variety of occasions in craft or industrial manufacturing to provide screwing elements such as e.g. Tighten or loosen countersunk screws. The power transmission to the screw is done normally by positive engagement, for which the screw a matching its profile counterpart in the form of a screwdriver o. A. needed.
Einen besonderen Fall stellt die Verschraubung eines Schraubelementes dar, wenn dieses keine mechanische Eingriffs- oder Angriffsmöglichkeit in Form eines z. B. schlitzförmigen oder sechskantigen Profils bietet. Ein typischer Fall hierfür wäre ein Verschlussstopfen mit Gewinde, der einen Flüssigkeitsbehälter durch Einschrauben verschließen soll. Sofern der Stopfen aus technischen oder ästhetischen Gründen kein entsprechendes Profil aufweist, kommen die üblichen Werkzeuge für das Anziehen oder Lösen der Verschraubung nicht in Frage. A special case is the screw of a screw, if this no mechanical intervention or attack possibility in the form of a z. B. slotted or hexagonal profile offers. A typical case for this would be a threaded plug, which is to close a liquid container by screwing. If the plug for technical or aesthetic reasons has no corresponding profile, the usual tools for tightening or loosening the screw are out of the question.
Stand der Technik State of the art
Die
Bekannt ist außerdem ein Schraubwerkzeug, insbesondere für das Einschrauben der Verschlussstopfen von Akkumulatoren, bei dem an einer Drehmomentübertragungsfläche Nasen für einen mechanischen Eingriff in das Profil des Kopfes des Verschlussstopfens vorgesehen sind. Der Verschlussstopfen kann mittels eines Zentrierelements fixiert werden, sodass ein Eingriff in das Profil des Stopfens und die anschließende Verschraubung in sicherer Weise möglich ist. Also known is a screwing tool, in particular for screwing in the sealing plugs of accumulators, in which lugs are provided on a torque transmission surface for mechanical engagement in the profile of the head of the sealing plug. The sealing plug can be fixed by means of a centering element, so that an engagement in the profile of the plug and the subsequent screwing in a secure manner is possible.
Nachteilig hierbei ist, dass keine effektive Übertragung des Drehmoments des Schraubwerkzeuges auf ein profilloses Schraubelement möglich ist, sodass die angestrebte Verschraubung oder ein Lösen des Schraubelementes mit einem solchen Werkzeug nicht bewerkstelligt werden kann. The disadvantage here is that no effective transmission of the torque of the screwing on a profile-less screw is possible, so that the desired screw or loosening of the screw with such a tool can not be accomplished.
Aus
Aus der
Aus der
Aus der
Aufgabe task
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schraubwerkzeug derart weiterzubilden, dass mit diesem Schraubelemente ohne passendes Profil für einen mechanischen Eingriff bzw. Angriff des Werkzeugs angezogen oder gelöst werden können. The object of the invention is therefore to develop a screwing tool such that can be tightened or loosened with this screw without matching profile for a mechanical intervention or attack of the tool.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schraubwerkzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. The object is achieved by a screwing tool according to
Das erfindungsgemäße Schraubwerkzeug dient der Übertragung einer Drehbewegung auf ein Schraubelement, insbesondere Schraube oder Verschlussstopfen eines Akkumulators. Erfindungsgemäß erfolgt diese Übertragung der Drehbewegung durch das Schraubwerkzeug reibschlüssig. Diese reibschlüssige Übertragung bietet den Vorteil, dass ein von dem Schraubwerkzeug ausgeübtes Drehmoment auch dann effektiv an das Schraubelement weitergegeben werden kann, wenn dieses hierfür keine spezielle innere oder äußere Angriffsmöglichkeit in Form eines z.B. kreuzförmigen oder sechskantigen Profils für einen Formschluss besitzt. The screwing tool according to the invention serves to transmit a rotational movement to a screw element, in particular screw or sealing plug of a rechargeable battery. According to the invention, this transmission of rotational movement by the screwing done by friction. This frictional transmission has the advantage that a torque exerted by the screwing tool can be effectively transmitted to the screwing element even if it does not have a special internal or external possibility of attack in the form of a e.g. cross-shaped or hexagonal profile has a positive connection.
Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Schraubwerkzeug eine Drehmomentübertragungsfläche auf. Diese Fläche ermöglicht die direkte reibschlüssige Verbindung des Schraubwerkzeugs mit dem Schraubelement und kann hinsichtlich ihrer Beschaffenheit an dieses angepasst werden. In a first advantageous development of the invention, the screwing tool has a torque transmission surface. This surface allows the direct frictional connection of the screwing with the screw and can be adapted in terms of their nature of this.
Als weitere vorteilhafte Maßnahme ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragungsfläche als aufgeraute Fläche, vorzugsweise als elektroerosiv bearbeitete Fläche, ausgebildet ist. Es lassen sich dadurch vergleichsweise hohe Drehmomente übertragen und verschiedene Bearbeitungsmöglichkeiten, insbesondere die bevorzugte elektroerosive Bearbeitung, ermöglichen die optimale Anpassung an die betreffende Oberfläche des Schraubelements, mit der die Reibung der aufgerauten Fläche stattfindet. As a further advantageous measure, it is provided that the torque transmission surface is designed as a roughened surface, preferably as an electroerosive surface. This makes it possible to transmit comparatively high torques and various processing options, in particular the preferred electrical discharge machining, allow optimum adaptation to the relevant surface of the screw element, with which the friction of the roughened surface takes place.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das Schraubwerkzeug ein, vorzugweise ringförmiges, Zentrierelement zur Aufnahme zumindest des Kopfes des Schraubelementes auf, wobei das Zentrierelement die Drehmomentübertragungsfläche vorzugsweise konzentrisch umgibt. Das Zentrierelement kann das Schraubelement zentrisch ausrichten, um ein sicheres, korrekt ausgerichtetes Einschrauben dieses Schraubelementes zu ermöglichen. Bei einem maschinellen Verschrauben wird somit selbsttätig eine korrekte Ausrichtung erreicht, sodass der Prozess zügig von statten gehen kann. Ein Zentrierelement in Ringform stellt dabei die ideale Form für den Kopf typischer Schraubelemente mit kreisförmigem Außenprofil dar. Die konzentrische Anordnung um die Drehmomentübertragungsfläche ermöglicht dann die optimale Fixierung des Schraubelementes um den Bereich der Drehmomentübertragungsfläche. In a further development of the invention, the screwing a, preferably annular, centering for receiving at least the head of the screw, wherein the centering element preferably surrounds the torque transmission surface concentric. The centering element can align the screw centrally so as to allow a secure, correctly aligned screwing this screw. With a mechanical screwing thus a correct alignment is achieved automatically, so that the process can proceed quickly. A centering element in the form of an annular ring represents the ideal shape for the head of typical screw elements with a circular outer profile. The concentric arrangement around the torque transmission surface then enables optimum fixing of the screw element around the area of the torque transmission surface.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Zentrierelement auf seiner in Arbeitsstellung dem Schraubelement zugewandten Seite eine bezüglich der Drehmomentübertragungsfläche nach außen abfallende Stirnfläche aufweist. Dies kann verhindern, dass bei einem Kontakt des Schraubwerkzeugs mit einer Oberfläche, bspw. eines Akkumulators, diese verkratzt wird. Furthermore, it is advantageous if, on its side facing the screw element in the working position, the centering element has an end face sloping outward with respect to the torque transmission surface. This can prevent that when a contact of the screwing with a surface, for example. An accumulator, this is scratched.
Bei einer weiter verbesserten Ausführung weisen die inneren Kanten an der Stirnfläche des Zentrierelementes eine Fase auf. Diese Fase reduziert die Gefahr, dass scharfe, typischerweise metallische Kanten ein unter Umständen ungewolltes Verkratzen des Schraubelementes und/oder einer Oberfläche, auf die das Zentrierelement aufgesetzt wird, verursachen. Diese Gefahr kann bei der Aufnahme und Zentrierung des Schraubelementes, wie auch während des Schraubvorgangs bestehen. In a further improved embodiment, the inner edges on the end face of the centering element on a chamfer. This bevel reduces the risk that sharp, typically metallic edges cause a possibly unintentional scratching of the screw and / or a surface on which the centering element is placed. This danger can exist in the recording and centering of the screw, as well as during the screwing.
Bei einer anderen Weiterbildung weist das Schraubwerkzeug einen bis in die Drehmomentübertragungsfläche reichenden Durchgangskanal zum Anlegen eines Vakuums auf. Dies ermöglicht eine feste, sichere Aufnahme des Schraubelementes durch das Schraubwerkzeug, insbesondere bei einem maschinellen Verschrauben. Dabei erlaubt eine entsprechende Steuerung des Vakuums zudem ein schnelles Lösen des Schraubelementes. Es liegt hiermit also eine sichere, steuerbare Anbindung des Schraubelementes an das Schraubwerkzeug ohne Zuhilfenahme weiterer Elemente wie z. B. Klebstoffen vor, was den Arbeitstakt des erfindungsgemäßen Werkzeuges reduziert. In another refinement, the screwing tool has a through-channel extending into the torque-transmitting surface for applying a vacuum. This allows a firm, secure recording of the screw by the screwing, especially in a mechanical screwing. In this case, a corresponding control of the vacuum also allows a quick release of the screw. It is therefore hereby a safe, controllable connection of the screw to the screwing without the aid of other elements such. As adhesives, which reduces the power stroke of the tool according to the invention.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Zentrierelement gegen die Kraft einer Druckfeder, vorzugsweise einer Spiralfeder, von einer gegenüber der Drehmomentübertragungsfläche vorstehenden Ausgangstellung in eine gegenüber der Drehmomentübertragungsfläche zurückgezogenen Stellung verschiebbar ist. Vor Beginn eines Einschraubvorganges findet zunächst eine Aufnahme und Zentrierung eines Schraubelementes und eine Positionierung bzw. ein Aufsetzen des das Schraubelement fixierenden Zentrierelementes auf der Oberfläche des Bauteils statt, das eine Aufnahme, typischerweise eine Gewindebohrung, für das Schraubelement aufweist. Die Feder und die Verstellmöglichkeit des Zentrierelementes erlauben es dann, die Verschraubung durchzuführen und dabei gleichzeitig so lange wie nötig die Fixierung des Schraubelementes aufrecht zu erhalten, während sich das Zentrierelement gegenüber der Drehmomentübertragungsfläche in seine zurückgezogene Stellung verschiebt. Je nach Einschraubtiefe, bspw. wenn ein Schraubenkopf so tief eingeschraubt wird, dass er gegenüber einer äußeren Wandung eines Bauteils versetzt ist, wird das Zentrierelement so weit nach hinten verschoben, dass die Drehmomentübertragungsfläche gegenüber dem Zentrierelement vorsteht. Die Konstruktion ermöglicht somit neben einer einfachen und sicheren Zentrierung auch eine variable Einschraubtiefe, die zugleich Materialbeschädigungen vermeidet. Die Rückstellkraft der Feder sorgt nach Abschluss des Schraubvorgangs dann für eine automatische Rückkehr in die Ausgangsstellung. Furthermore, it is advantageous if the centering element is displaceable against the force of a compression spring, preferably a spiral spring, from a starting position projecting from the torque transmission surface into a position which is retracted relative to the torque transmission surface. Before the beginning of a screwing process, initially a receiving and centering of a screw element and a positioning or placing of the screw element fixing centering on the surface of the component takes place, which has a receptacle, typically a threaded bore for the screw. The spring and the adjustment of the centering then allow the screw while maintaining the fixation of the screw as long as necessary while the centering moves relative to the torque transmitting surface in its retracted position. Depending on the screw-in depth, for example if a screw head is screwed in so deeply that it is offset from an outer wall of a component, the centering element is displaced so far back that the torque transmission surface protrudes with respect to the centering element. In addition to simple and safe centering, the design also enables a variable depth of engagement, which at the same time avoids material damage. The restoring force of the spring then ensures an automatic return to the initial position after completion of the screwing.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Druckfeder zwischen dem Zentrierelement und einem Anlageteil des Schraubwerkzeuges eingesetzt. Somit kann einerseits gewährleistet werden, dass über das Anlageteil während des Schraubvorgangs Druck auf die Feder ausgeübt werden kann. Dabei wird ermöglicht, dass das Zentrierelement auch während des Einschraubvorgangs so lange wie möglich seine Zentrierfunktion ausübt, aber entsprechend der Einschraubtiefe federelastisch, ohne Beschädigung z. B. eines Akkumulators, zurückweicht. Nach Beendigung des Einschraubvorganges kann das Zentrierelement wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehren und ist sofort wieder bereit für einen neuen Zentriervorgang an einem weiteren Schraubelement. Andererseits kann auch sichergestellt werden, dass die Druckfeder insbesondere während des Schraubvorgangs fixiert ist bzw. bleibt. In an advantageous embodiment of the invention, the compression spring is inserted between the centering element and a contact part of the screwing tool. Thus, on the one hand, it can be ensured that pressure can be exerted on the spring via the contact part during the screwing process. It is thereby made possible that the centering element exerts its centering function as long as possible during the screwing-in operation, but resiliently in accordance with the screw-in depth, without damaging it, for example. B. an accumulator, recedes. After completion of the screwing the centering element can return to its original position and is immediately ready for a new centering on another screw. On the other hand, it can also be ensured that the compression spring is fixed or remains in particular during the screwing operation.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Drehmomentübertragungsfläche an einem Ende eines Schaftes des Schraubwerkzeuges angeordnet ist. Der Vorteil besteht darin, dass das Werkzeug direkt mit der Drehmomentübertragungsfläche voran auf das Schraubelement aufgesetzt werden kann und hinsichtlich der Ausrichtung des Werkzeuges eine bestmögliche Übertragung des Drehmoments garantiert ist. A further embodiment provides that the torque transmission surface is arranged at one end of a shank of the screwing tool. The advantage is that the tool can be placed directly with the torque transmitting surface ahead on the screw and is guaranteed with respect to the alignment of the tool best possible transmission of torque.
Bei einer weiter verbesserten Ausgestaltung ist das Zentrierelement an dem Schaft geführt. Das Zentrierelement, das die korrekte Fixierung des Schraubelementes garantieren soll, bleibt so während des Schraubvorgangs auf dem Schaft und um die Drehmomentübertragungsfläche herum angeordnet. Gleichzeitig bleibt aber für das Zentrierelement auch eine Verstellmöglichkeit entlang des Schaftes und gegenüber der Drehmomentübertragungsfläche bestehen. In a further improved embodiment, the centering element is guided on the shaft. The centering element, which is intended to guarantee the correct fixation of the screw element, thus remains during the screwing operation on the shaft and arranged around the torque transmission surface. At the same time, however, there remains an adjustment possibility along the shaft and with respect to the torque transmission surface for the centering element.
Des Weiteren ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das Schraubwerkzeug eine an einem der Drehmomentübertragungsfläche gegenüberliegenden Ende des Schaftes angeordnete Aufnahme, vorzugsweise eine Gewindebohrung, zum Eingriff einer Antriebswelle eines Antriebs aufweist. Hiermit ist eine direkte Verbindung mit einer motorisierten Maschine, typischerweise ein Roboter, möglich, sodass die Schraubvorgänge automatisiert und mit hoher Prozessgeschwindigkeit durchgeführt werden können. Die Ausführung der Aufnahme als Gewindebohrung stellt hierbei eine einfache und sichere Verbindungsmöglichkeit dar. Furthermore, according to an advantageous development, provision is made for the screwing tool to have a receptacle, preferably a threaded bore, arranged on one end of the shaft opposite the torque transmission surface for engaging a drive shaft of a drive. This allows a direct connection to a motorized machine, typically a robot, so that the tightening operations can be automated and performed at high process speeds. The execution of the recording as a threaded hole here represents a simple and secure connection option.
Weiterhin kann an der Aufnahme eine Anlagefläche zum Ansetzen eines Werkzeuges vorgesehen sein, mittels dem die Antriebswelle mit dem Schraubwerkzeug verbindbar und lösbar ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass das Schraubwerkzeug direkt und fest mit der Antriebswelle verbunden werden kann, wobei im einfachsten Fall eine Verschraubung mittels Schraubenschlüssel erfolgt. Durch eine solche Verschraubung ist eine ausreichend feste Verbindung möglich, sodass der Durchgangskanal mit einer entsprechenden Öffnung in der Antriebswelle vor Anlegen eines Vakuums möglichst luftdicht verbunden werden kann. Furthermore, a contact surface for attaching a tool can be provided on the receptacle, by means of which the drive shaft with the screwing tool is connectable and detachable. This results in the advantage that the screwing can be directly and firmly connected to the drive shaft, in the simplest case, a screw connection by means of wrench. By such a screw, a sufficiently strong connection is possible, so that the through-channel can be connected as airtight as possible with a corresponding opening in the drive shaft before applying a vacuum.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Schaft des Schraubwerkzeuges ein die Drehmomentübertragungsfläche aufweisendes Kopfteil mit einer Außenschulter aufweist, die in Ausgangsstellung durch die Kraft der Druckfeder gegen einen nach innen gerichteten Absatz des Zentrierelementes gedrückt wird. Hierdurch wird in einfacher Weise ermöglicht, dass der Schaft mit seinem Kopfteil und der Drehmomentübertragungsfläche durch die Wirkung der Druckfeder nur um eine bestimmte Strecke relativ zum Zentrierelement verschoben und in der sich so ergebenden Stellung, die die Ausgangstellung für den Schraubvorgang darstellt, gehalten wird. Die Verschiebestrecke kann dabei zudem so festgelegt werden, dass der verbleibende Hohlraum innerhalb des Zentrierelements an die Abmessungen des Kopfes des Schraubelementes angepasst ist. A further advantageous embodiment provides that the shank of the screwing tool has a head portion having the torque transmission surface with an outer shoulder, which is pressed in the initial position by the force of the compression spring against an inwardly directed shoulder of the centering. This makes it possible in a simple manner that the shaft with its head part and the torque transmitting surface by the action of the compression spring displaced only by a certain distance relative to the centering and in the resulting position, which is the starting position for the screwing is held. The displacement distance can also be set so that the remaining cavity is adjusted within the centering element to the dimensions of the head of the screw.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Drehmomentübertragungsfläche an eine Reibfläche des Kopfes des Schraubelementes angepasst. Hierdurch wird einerseits die Fläche maximiert, auf der die Reibung bzw. Drehmomentübertragung stattfindet, sodass ein möglichst hohes Drehmoment übertragbar ist. Andererseits kann verhindert werden, dass der außerhalb der Reibfläche befindliche Bereich des Kopfes von der Drehmomentübertragungsfläche verkratzt wird. According to an advantageous embodiment of the invention, the torque transmission surface is adapted to a friction surface of the head of the screw. As a result, on the one hand, the area is maximized on which the friction or torque transmission takes place, so that the highest possible torque is transferable. On the other hand, it is possible to prevent the portion of the head outside the friction surface from being scratched by the torque transmission surface.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Other objects, advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. In this case, all described and / or depicted features alone or in any meaningful combination, the subject of the present invention, also regardless of their summary in the claims or their dependency.
Es zeigen: Show it:
Ausführungsbeispiele embodiments
Ein in den
Neben als Befestigungsschraube ausgeführten Schraubelementen
Es ist hierbei möglicherweise erwünscht, dass der Verschlussstopfen
Ein Verschlussstopfen
Das erfindungsgemäße Schraubwerkzeug
Das Schraubwerkzeug
Bei der Aufnahme zumindest des Kopfes
Zum Start des Einschraubvorgangs wird der durch das Schraubwerkzeug
Mit Aktivierung des Antriebs der Maschine beginnt der Einschraubvorgang mittels des Schraubwerkzeugs
Das an dem Schaft
Der Schaft
Für den Start des Einschraubvorgangs wird das durch das Schraubwerkzeug
Des Weiteren ist die Drehmomentübertragungsfläche
Die Ausgestaltung kann dabei so aussehen, dass die Reibfläche
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Schraubwerkzeug Wrench
- 2 2
- Kopf head
- 3 3
- Drehmomentübertragungsfläche Torque transmitting face
- 4 4
- Schraubelement screw
- 5 5
- Zentrierelement centering
- 6 6
- Durchgangskanal Through channel
- 7 7
- Fase chamfer
- 8 8th
- Druckfeder compression spring
- 9 9
- Anlageteil plant part
- 10 10
- Schaft shaft
- 11 11
- Aufnahme admission
- 12 12
- Stirnfläche face
- 13 13
- Akkumulator accumulator
- 14 14
- Verschlussstopfen sealing plug
- 15 15
- Antriebswelle drive shaft
- 16 16
- Sprengring snap ring
- 17 17
- Kopfteil headboard
- 19 19
- Anlagefläche contact surface
- 20 20
- Reibfläche friction surface
- 21 21
- Außenschulter outer shoulder
- 22 22
- Absatz paragraph
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