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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abtriebseinheit für ein Schraubgerät sowie ein Schraubgerät mit einer solchen Abtriebseinheit.
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Stand der Technik
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Schraubgeräte wie Schraubspindeln, Winkelschrauber oder Mittelgriffschrauber können bei Montagearbeiten, insbesondere im industriellen Bereich, eingesetzt werden. Je nach Art des Schraubgeräts können dabei fest integrierte oder auch auswechselbare Abtriebe vorgesehen sein, mittels welcher eine Wirkverbindung zum zu schraubenden Element hergestellt werden kann.
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Für einen erleichterten Schraubvorgang können solche Abtriebe dabei einen gewissen Hub aufweisen, um den ein dem zu schraubenden Element zugewandtes Ende bzw. ein Montagekopf gegenüber einem geräteseitigen Ende des Abtriebs in Längsrichtung maximal verschiebbar ist. Damit muss beispielsweise das Schraubgerät selbst während des Schraubvorgangs nicht bewegt werden, insbesondere wenn ein Federelement vorgesehen ist, um den Montagekopf vom geräteseitigen Ende wegzudrücken.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden eine Abtriebseinheit für ein Schraubgerät sowie ein Schraubgerät mit einer solchen Abtriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine erfindungsgemäße Abtriebseinheit für ein Schraubgerät weist einem Montagekopf und ein geräteseitiges Ende für eine drehmomentübertragende Anbindung in oder mit dem Schraubgerät auf. Der Montagekopf bildet dabei ein einem zu schraubenden Element, also beispielsweise einer Schraube, zugewandtes Ende des Abtriebs. Ein solcher Montagekopf kann beispielsweise als Aufnahme für ein sog. Bit oder dergleichen ausgebildet sein, insbesondere auch als Schnellspannfutter. Denkbar ist aber auch, dass der Montagekopf direkt mit einer konkreten Schnittstelle für eine Schraubenart versehen bzw. als solche ausgebildet ist.
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Das geräteseitige Ende kann entweder als eine oder mit einer Schnittstelle für das Schraubgerät ausgebildet sein, um eine drehmomentübertragende Anbindung mit dem Schraubgerät herzustellen, sodass die Abtriebseinheit mit dem Schraubgerät lösbar verbindbar ist. So können beispielsweise verschiedene Abtriebseinheiten mit dem Schraubgerät verbunden werden. Ebenso kann die Abtriebseinheit auch fest in das Schraubgerät integriert sein, d.h. nicht auswechselbar sein.
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Weiterhin sind zwei ineinandergreifende Wellen zwischen dem Montagekopf und dem geräteseitigen Ende vorgesehen, die in Längsrichtung um maximal einen Hub gegeneinander verschiebbar sind, d.h. es sind also der Montagekopf und das geräteseitige Ende relativ zueinander bewegbar. Zweckmäßigerweise ist zudem ein Federelement vorgesehen, das derart angeordnet ist, dass die zwei Wellen in Längsrichtung auseinander gedrückt werden. Auf diese Weise können also der Montagekopf und das geräteseitige Ende durch gegen das Federelement ausgeübte Kraft aufeinander zubewegt werden. Während eines Schraubvorgangs, wenn die Schraube in ein Bauteil eingedreht wird, kann so also ohne weitere Bewegung des Schraubgeräts der Montagekopf durch das Federelement wieder vom geräteseitigen Ende weggedrückt werden. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn die zwei ineinandergreifenden Wellen eine erste Welle und eine die erste Welle wenigstens teilweise umgebende und wenigstens teilweise hohle, zweite Welle umfassen. Mit anderen Worten sind die beiden Wellen teleskopartig angeordnet. Auf diese Weise kann die Verschiebung der zwei Wellen gegeneinander besonders einfach realisiert werden.
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Erfindungsgemäße ist nun vorgesehen, dass der Hub, also die Länge, um welche die zwei Wellen maximal gegeneinander verschiebbar sind, verstellbar. Der Hub kann dabei vorzugsweise stufenlos oder in diskreten Schritten verstellbar sein. Das Federelement kann dabei so ausgebildet sein, dass für den einstellbaren Hubbereich eine ausreichend hohe Kraft ausgeübt wird, um die zwei Wellen auseinander zu drücken. Dies bedeutet also, dass der verfügbare Hub für verschiedene Schraubvorgänge individuell eingestellt werden kann. Für den Fall auswechselbarer Abtriebseinheiten bedeutet dies insbesondere, dass nicht verschiedene Abtriebseinheiten mit verschiedenen Hüben vorgehalten werden und dann umständlich gewechselt werden müssen. Für den Fall integrierter Abtriebseinheiten bedeutet dies, dass die Flexibilität des Schraubgeräts deutlich erhöht wird bzw. dass keine verschiedenen Schraubgeräte mit verschiedenen Hüben (der Abtriebseinheiten) benötigt werden.
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Vorzugsweise weist die zweite Welle Verstellmittel auf, die einen Anschlag für ein der zweiten Welle zugewandtes Ende der ersten Welle in der zweiten Welle bilden, um den Hub zu verstellen. Alternativ kann auch die erste Welle Verstellmittel aufweisen, die einen Anschlag für ein der ersten Welle zugewandtes Ende der zweiten Welle bilden, um den Hub zu verstellen. Denkbar ist auch eine Kombination beider Verstellmittel. Im ersten Fall kann dabei ein Anschlag bzw. ein Anschlagsmittel zumindest zum Teil innerhalb der zweiten Welle als Teil der Verstellmittel vorgesehen sein, der insbesondere von außen verstellbar ist. Hierzu können die Verstellmittel an der Außenseite beispielsweise einen mittels Gewinde entlang der zweiten Welle verstellbaren Ring umfassen, an dessen Innenseite - und durch die zweite Welle in ihrem hohlen Bereich hindurch - der Anschlag ausgebildet ist. Im zweiten Fall kann ein solcher Ring als Verstellmittel an der Außenseite der ersten Welle angeordnet sein, der dann gleichzeitig den Anschlag bildet. Denkbar ist nicht nur eine manuelle, sondern auch automatische Verstellung der Verstellmittel und damit des Hubs.
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Alternativ ist es bevorzugt, wenn die zweite Welle zumindest in einem Bereich, in dem sie die erste Welle umgibt und hohl ist, als in ihrer Länge verstellbar ausgebildet ist, und einen Anschlag für ein der zweiten Welle zugewandtes Ende der ersten Welle aufweist. Der Hub kann dann dadurch verstellt werden, dass der Bereich, in dem sich die erste Welle innerhalb der zweiten Welle in Längsrichtung bewegen kann, variiert wird. Dies kann vorzugsweise erfolgen, indem die zweite Welle zur Verstellung in ihrer Länge als arretierbare Teleskopwelle ausgebildet ist, oder indem die zweite Welle zwei mittels Schraubgewinde ineinandergreifende Teilwellen umfasst.
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Alle bevorzugten Varianten ermöglichen eine besonders einfache und schnelle sowie sichere Verstellung des Hubs.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Abtriebseinheit einen Sensor aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen eingestellten Hub zu erfassen. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Wegsensor handeln. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, einem Benutzer des Schraubgeräts - das dann entsprechend ausgebildet sein sollte - den aktuell eingestellten Hub anzuzeigen, sodass dieser ggf. eine Verstellung vornehmen kann.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Schraubgerät mit einer erfindungsgemäßen Abtriebseinheit und einer mit der Abtriebseinheit drehmomentübertragend in Wirkverbindung stehenden Antriebseinheit. Vorzugsweise kann dann weiterhin auch wenigstens Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe und/oder ein Umlenkgetriebe, zwischen der Antriebseinheit der Abtriebseinheit vorgesehen sein. So kann das Schraubgerät auf individuelle Bedürfnisse abgestimmt sein. Bevorzugt ist es zudem, wenn ein Messwertaufnehmer (bzw. ein Sensor) vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, ein vom Schraubgerät abgegebenes Drehmoment zu erfassen. So kann also insbesondere ein sog. messendes Schraubgerät gebildet werden, mit dem sehr genau das Drehmoment erfasst und vorgegeben bzw. eingehalten werden kann.
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Denkbar ist vorzugsweise auch, dass das Schraubgerät modular aufgebaut ist, d.h. dass die einzelnen Komponenten wie Abtriebseinheit, Antriebseinheit, Getriebe und ggf. auch nötige Adapter nach Bedarf kombinierbar sind.
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Für den Fall, dass ein Sensor in der Abtriebseinheit vorhanden ist, ist es zudem bevorzugt, wenn das Schraubgerät Anzeigemittel, insbesondere ein Display oder einen Touchscreen, aufweist und dazu eingerichtet ist, den eingestellten Hub mittels der Anzeigemittel anzuzeigen. Damit kann ein Benutzer den aktuell eingestellten Hub sehen und genau einstellen.
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Das Schraubgerät kann besonders bevorzugt als mobiles Schraubgerät ausgebildet sein, um eine möglichst große Flexibilität hinsichtlich seiner Einsatzmöglichkeiten zu erreichen. Denkbar ist aber auch eine Verwendung im Rahmen einer stationären Schraubstation oder dergleichen, an welcher das Schraubgerät zwar an sich mobil ist, jedoch nur innerhalb eines bestimmten Arbeitsbereichs.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich besch rieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Abtriebseinheit in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schraubgerät in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schraubgerät in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
- 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schraubgerät in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Abtriebseinheit 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Abtriebseinheit 100 weist einen Montagekopf 110 auf, hier in Form eines Schnellwechselfutters, der an einem Ende einer ersten Welle 130 ausgebildet ist.
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Die erste Welle 130 ist teilweise von einer zweiten Welle 140, die an einem Ende hohl ist, umgeben, die am anderen Ende, das zudem ein geräteseitiges Ende 120 der Abtriebseinheit bildet, einen Schnittstelle 121 aufweist. Mit dieser Schnittstelle 121 bzw. diesem geräteseitigen Ende 120 kann die Abtriebseinheit 100 drehmomentübertragend mit einem Schraubgerät verbunden werden. Hierzu kann an dem geräteseitigen Ende 120 beispielsweise ein Flansch 171 oder dergleichen vorgesehen sein, mittels welchem die Abtriebseinheit 100 an einem Schraubgerät befestigt wird. Der Flansch 171 kann dabei beispielsweise an einem Gehäuse 170 ausgebildet sein, welches zumindest einen Teil der zweiten Welle 140 umgibt.
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Die erste Welle 130 ist nun als Keilwelle ausgebildet und der hohle Bereich der zweiten Welle 140 ist entsprechend mit Zähnen oder dergleichen ausgebildet, sodass die erste Welle 130 und die zweite Welle 140 zwar in Längsrichtung L gegeneinander verschiebbar, jedoch zueinander drehfest sind, d.h. bei einer Rotation einer der Wellen ein Drehmoment auf die andere Welle übertragen wird, sodass diese ebenfalls rotiert.
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Innerhalb der beiden ineinandergreifenden Wellen 130 und 140 ist nun ein Federelement 155 angeordnet, das zumindest teilweise auf einem Führungsstift 150 geführt ist. Mittels dieses Federelementes 155 können nun die beiden Wellen 130 und 140 in Längsrichtung L auseinander gedrückt werden. Zudem ist am (in der Figur) linken Ende der zweiten Welle 140 ein Gegenhalteelement 141 vorgesehen, das verhindert, dass die erste Welle 130 aus der zweiten Welle 140 herausfällt.
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Weiterhin sind Verstellmittel 160 vorgesehen, die - wie mittels Pfeilen angedeutet - entlang der zweiten Welle 140 verstellbar sind. Diese Verstellmittel 160 umfassen hier ein Anschlagsmittel 161, das einen Anschlag für das der zweiten Welle 140 zugewandte Ende 131 der ersten Welle 130 bildet. Zudem umfassen die Anschlagsmittel 160 einen Ring 162, der - beispielsweise mittels eines Gewindes - in Längsrichtung L entlang der zweiten Welle 140 verstellbar ist und gleichzeitig die Anschlagsmittel 161 in Position hält. So kann der Hub Δh, um den die beiden Wellen 130 und 140 maximal in der Längsrichtung L gegeneinander verschiebbar sind, verstellt bzw. eingestellt werden. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten der Abtriebseinheit 100.
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Mittels eines Sensors 165, beispielsweise eines Wegsensors, kann nun beispielsweise die Position der Verstellmittel 160 erfasst werden, sodass der aktuell eingestellte Hub ermittelt werden kann.
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Es versteht sich, dass auch andere Möglichkeiten vorgesehen sein können, um den Hub zu verstellen. So können die Verstellmittel beispielsweise an der ersten Welle 130 vorgesehen sein oder aber die zweite Welle 140 kann in ihrem hohlen Bereich in der Länge verstellbar sein, wie dies eingangs bereits näher erläutert wurde.
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In 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Schraubgerät 200 in einer bevorzugten Ausführungsform, hier als Schraubspindel, dargestellt, das die Abtriebseinheit 100 als eine Komponente umfasst. Hierbei sind einzelne Komponenten des Schraubgeräts 200 einzeln dargestellt und es sind verschiedene Kombinationsmöglichkeiten dieser Komponenten aufgezeigt (mittels punktierter Linien).
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So kann beispielweise eine Antriebseinheit 210, die beispielsweise einen Elektromotor umfassen kann, über ein Planetengetriebe 220 und ein Adapter 240 mit der Abtriebseinheit 100 verbunden sein bzw. werden. Die Antriebseinheit 210 und das Planetengetriebe 220 können jedoch - anstatt einer direkten Verbindung - auch über ein Umlenkgetriebe 230 miteinander verbunden werden, um ein kompakteres Schraubgerät zu ermöglichen. Zudem kann ein Messwertaufnehmer 250, ggf. mit einem alternativen Adapter 241, verwendet werden. Der Messwertaufnehmer 250 kann mit oder ohne Getriebe zwischen Antriebseinheit 210 und Abtriebseinheit 100 angeordnet werden.
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Mittels eines solchen Messwertaufnehmers kann beispielsweise ein vom Schraubgerät 200 abgegebenes oder abzugebendes Drehmoment eingestellt bzw. überwacht werden. Zudem kann ein Anzeigemittel 251, beispielsweise in Form eines Displays oder Touchscreens, vorgesehen sein, um beispielsweise den vom Sensor 165 erfassten Weg bzw. den zugehörigen aktuell eingestellten Hub anzuzeigen.
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Weiterhin kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, auf der beispielsweise ein Anwendungsprogramm hinterlegt ist und die die nötige Elektronik zum Betrieb der Schraubspindel aufweist. Bei der Schraubspindel 200 kann es sich insbesondere um einen sog. messenden Schrauber handeln, d.h. es können beispielsweise Drehmomente bzw. Anzugsdrehmomente vorgegeben und überwacht, überprüft und/oder mitgeloggt werden, beispielsweise unter Verwendung des Messwertaufnehmers.
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In 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Schraubgerät 300 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, hier als Mittelgriffschrauber, dargestellt. Der Mittelgriffschrauber 300 weist ein Gehäuse 340, einen Handgriff 341, der in das Gehäuse integriert sein kann, einen Akku 350 sowie eine Betätigungstaste 345 zum Betätigen der Schraubfunktion des Mittelgriffschraubers 300 auf.
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Zudem ist eine Abtriebseinheit 100' in den Mittelgriffschrauber 300 integriert. Die Abtriebseinheit 100' weist einen Montagekopf 110' auf, in den - je nach Ausbildung des Montagekopfes - beispielsweise ein Bit oder direkt eine Schraube eingesetzt werden kann. Die Abtriebseinheit 100' ist mit einem Elektromotor 321 als Antriebseinheit drehmomentübertragend verbunden. Die Abtriebseinheit 100' kann hinsichtlich der Verstellung ihres Hubs, hier mittels Verstellmitteln 160', wie die Abtriebseinheit 100 gemäß 1 ausgebildet sein. Insofern sei auf die dortige Beschreibung verwiesen.
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Weiterhin ist eine Steuereinheit 310 vorgesehen, auf der beispielsweise ein Anwendungsprogramm hinterlegt ist und die die nötige Elektronik zum Betrieb des Mittelgriffschraubers 300 aufweist, insbesondere auch zur Ansteuerung des Elektromotors 321. Bei dem Mittelgriffschrauber 300 kann es sich insbesondere um einen sog. messenden Schrauber handeln, d.h. es können beispielsweise Drehmomente bzw. Anzugsdrehmomente vorgegeben und überwacht, überprüft und/oder mitgeloggt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Sensors 315.
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In 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Schraubgerät 400 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, hier in Form eines Winkelschraubers, dargestellt. Der Winkelschrauber 400 weist ein Gehäuse 440, zwei Handgriffe 441 und 442, einen Akku 450 sowie eine Betätigungstaste 445 zum Betätigen der Schraubfunktion des Winkelschraubers 400 auf.
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Zudem ist eine Abtriebseinheit 100" in den Winkeklschrauber 400 integriert. Die Abtriebseinheit 100" weist einen Montagekopf 110" auf, in den - je nach Ausbildung des Montagekopfes - beispielsweise ein Bit oder direkt eine Schraube eingesetzt werden kann. Die Abtriebseinheit 100" ist über ein Winkelgetriebe 420 mit einem Elektromotor 421 als Antriebseinheit drehmomentübertragend verbunden. Die Abtriebseinheit 100" kann hinsichtlich der Verstellung ihres Hubs, hier mittels Verstellmitteln 160", wie die Abtriebseinheit 100 gemäß 1 ausgebildet sein. Insofern sei auf die dortige Beschreibung verwiesen.
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Weiterhin ist eine Steuereinheit 410 vorgesehen, auf der beispielsweise ein Anwendungsprogramm hinterlegt ist und die die nötige Elektronik zum Betrieb des Winkelschraubers 400 aufweist. Bei dem Winkelschrauber 400 kann es sich insbesondere um einen sog. messenden Schrauber handeln, d.h. es können beispielsweise Drehmomente bzw. Anzugsdrehmomente vorgegeben und überwacht, überprüft und/oder mitgeloggt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Sensors 415.
