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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Werkzeug zum Festziehen oder Lösen
eines im wesentlichen zylindrischen Stopfens mit Außengewinde
mit einem Schrauber zum Fassen des Stopfens, einer Führungshülse mit
konzentrischer Bohrung, in welcher der Schrauber dreh- und verschiebbar
festgelegt ist und einem Faß,
oder Spundbehälter
dessen Oberboden wenigstens eine Öffnung mit einem zum Stopfen komplementär ausgebildeten
Gewinde aufweist.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche – manuell
als auch mit Motorkraft arbeitende- Werkzeuge zum Festziehen oder
Lösen von
Verschlußelementen
bekannt. Hierzu gehören
beispielsweise
- – Schlüssel in Form von Gabel-, Ring-,
Rohr- oder Steckschlüsseln
für Schraubenköpfe oder
Muttern mit Außenvierkant,
mehrkant oder als Formteil
- – Schlüssel für Schraubenköpfe mit
Innenvierkant, -sechskant oder -mehrkant.
- – Schlüssel mit
verstellbarem Backenabstand
- – Rohrzangen
- – etc.
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Die Liste ließe sich noch beliebig fortsetzen, zumal
von einzelnen Werkzeugen häufig
Varianten für
spezielle Aufgaben existieren, wie beispielsweise Schlagschrauber
zum Lösen
besonders festsitzender Schrauben oder Mutternschlüssel zum
Festziehen von Sicherheitsmuttern, d.h. nicht mehr lösbaren Muttern.
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Unter den genannten Beispielen sind
Gabel- und Ringschlüssel,
Schlüssel
mit verstellbarem Backenabstand und Rohrzangen lediglich für eine manuelle
Betätigung
konzipiert, während
die restlichen Schlüssel
auch für
Motorantrieb geeignet sind. Sämtliche
der genannten Werkzeuge werden sowohl zum Festziehen oder Lösen von
Schrauben oder Mut tern als auch mit einem entsprechenden Kopf versehener Stopfen
eingesetzt. Darüber
hinaus sind zum Verschrauben von Stopfen zahlreiche weitere Ausführungen
bekannt, die je nach Ausbildung des Stopfenkopfes unterschiedlich
ausgebildete Greifelemente besitzen.
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Bei der Anwendung der genannten Werkzeuge
auf Stopfen für
Spundlöchern
von Fässern
gibt es – bedingt
durch die Fertigungsweise der Fässer – ein prinzipielles
Problem. Das Spundloch im Oberboden des Fasses wird in der Regel
dadurch hergestellt, daß durch
Stanzen zunächst
eine Öffnung
eingebracht und verformt wird. Anschließend wird in die so vorbereitete Öffnung eine
Hülse mit
Innengewinde eingesetzt und durch randseitige Umbördelung
festgelegt. Durch die weitere Bearbeitung des Fasses, insbesondere
durch das Befestigen der Böden
am Zylindermantel mittels Schweißen oder Umbördeln, werden
in den Böden
mechanische und/oder thermische Spannungen erzeugt.
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Die nachteilige Folge hiervon ist,
daß sich
die Böden
durchbiegen und somit die Achse des Spundloches um einen undefinierten
Betrag gegenüber
der Achse des Fasses geneigt ist. Diese Randbedingung führt dazu,
daß das
(Öffnen
oder Verschließen
des Spundloches mit einem Stopfen bisher ausschließlich manuell
erfolgt. Für
einen automatisierten Vorgang stellen die nach dem Stand der Technik
bekannten Werkzeugen keine ausreichende Lösung zur Verfügung.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die
Erfindung die Aufgabe gestellt, diesem Mangel abzuhelfen und eine
Einrichtung anzugeben, das ein maschinelles Festziehen oder Lösen von
Stopfen mit Außengewinde
ermöglicht
und für
eine Automatisierung dieses Vorgangs geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch
gelöst,
daß
- – die
konzentrische Bohrung an dem dem Oberboden zugewandten Ende der
Führungshülse in ein
Zentrierstück übergeht
- – und
die Führungshülse im Bereich
des genannten Endes mittels eines Gelenkelementes mit einem in Richtung
der Achse des Fasses verschiebbaren Träger verbunden ist,
- – wobei
das Gelenkelement eine Verkippung der Führungshülse um die senkrecht zur Faßachse liegenden
Achsen ermöglicht.
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Bei vorliegendem Werkzeug sind drei
wesentliche Elemente zu einem Werkzeug zusammengefügt worden.
Das erste dieser Elemente ist ein an sich bekannter Schrauber zum
Fassen des Stopfens, das zweite Element eine Führungshülse mit konzentrischer Bohrung,
in welcher der Schrauber dreh- und verschiebbar festgelegt ist,
und das dritte Element umfaßt
einen Träger,
der in Richtung der Faßachse verschiebbar
ausgebildet ist. Die Führungshülse ist einem
Merkmal der Erfindung entsprechend im Bereich von dessen einen Ende
mittels eines Gelenkelementes mit einem Träger verbunden, der in Richtung
der Fassachse verschiebbar ausgebildet ist. Das Gelenkelement ist
so gestaltet, daß es
eine Verkippung der Führungshülse und
damit des in der Führungshülse geführten Schraubers
um die senkrecht zur Fassachse liegenden Achsen ermöglicht.
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Beim Arbeiten wird das vorgeschlagene Werkzeug
zunächst über dem
Spundloch des Fasses positioniert. Anschließend wird der Träger und
damit die mit ihm verbundene Führungshülse parallel
zur Richtung der Fassachse zum Oberboden hin verschoben, bis die
Führungshülse mit
deren Zentrierstück
auf der Umbördelung
des Spundloches aufsetzt. Dieser Vorgang bewirkt einerseits eine
Zentrierung der Führungshülse bezüglich des
Spundloches. Einer wesentlichen Überlegung
bei vorliegender Erfindung entsprechend, führt er aber auch dazu, daß die Längsachse
der Führungshülse in Richtung
der Achse des Spundloches ausgerichtet wird.
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Die Ausrichtung wird durch das Gelenkelement
ermöglicht,
das ein Verkippen der Führungshülse um kleine
Winkel in alle zur Richtung der Fassachse benachbarte Raumrichtungen
zuläßt. In Abhängigkeit
von der vorliegenden Neigung des Oberbodens am Ort des Spundloches
wird somit die Führungshülse und
damit der Schrauber mehr oder weniger aus seiner Normallage heraus
ausgelenkt. Auch das Aufdrücken
des Schraubers führt
zu einer Deformation des Oberbodens und damit zu einer Änderung
der Lage der Spundlochachse an die sich der Schrauber ebenfalls
angepaßt.
In der nach dem Justiervorgang eingenommenen Position der Führungshülse ist
die Achse des Schraubers exakt in Richtung der Spundlochachse ausgerichtet.
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Der Stopfen des Spundloches kann
daher in einem anschließenden
Arbeitsschritt mittels des Schraubers ohne Probleme ein- oder ausgeschraubt werden.
Betrifft der anstehende Arbeitsvorgang ein Lösen des Stopfens, fährt der
Schrauber einfach bis an den Stopfen heran, und dreht nach Einkoppeln
in den Stopfenkopf den Stopfen heraus. Liegt ein Einschraubvorgang
vor, fährt
der Schrauber mitsamt einzuschraubendem Stopfen bis an das Spundloch heran
und dreht den Stopfen ein.
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Zum Gelenkelement ist anzumerken,
daß dieses
Element zwar ein Verkippen der Führungshülse relativ
zum Träger
ermöglicht,
aber eine Verdrehung der Führungshülse um deren
Längsachse
nicht zuläßt. Bei
einem motorischen Antrieb des Schraubers mittels eines an der Führungshülse festgelegten Motors
wird daher das Gegenmoment, welches in Gegenrichtung des zum Lösen oder
Festziehen des Stopfens aufgewendeten Drehmomentes entsteht, wirksam
durch die Zentrierhülse
abgefangen, ohne daß deren
azimutale Ausrichtung verändert
wird.
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Im Ergebnis ist das vorgeschlagene
Werkzeug gleichermaßen
für einen
manuellen oder motorischen Antrieb geeignet. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeuges
ist insbesondere darin zu sehen, daß es einen automatisierten
Arbeitsablauf beim Festziehen oder Lösen von Stopfen bei Spundfässern ermöglicht.
Der mit Werkzeugen nach dem Stand der Technik anfallende hohe Aufwand
an Zeit und damit Lohnkosten für
den Ein- oder Ausschraubvorgang wird durch vorliegende Erfindung
somit gegenstandslos.
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Eine optimale Ausrichtung des einzudrehenden
Stopfens zum aufnehmenden Gewinde, welche bereits ein geringstes
Verkanten ausschließt,
ist dann gegeben, wenn die Kippachse der Führungshülse im Bereich des den Stopfen
aufnehmenden Gewindes verläuft.
Dieser Bereich entspricht bei auf das Spundloch aufgesetzter Führungshülse in etwa deren äußerer Stirnfläche, ggf.
geringfügig
nach dem Inneren der Führungshülse verschoben.
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Als Realisierung des Zentrierstücks ist
eine kegelförmige
Andrehung und/oder eine aus mindestens 3 Führungsleisten gebildete Anordnung
denkbar.
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Bei der Zuführung des Stopfens zum vorgeschlagenen
Werkzeug während
des Einschraubvorganges sind zahlreiche Lösungen möglich. Im Rahmen vorliegender
Erfindung wird eine Ausführungsform
des Werkzeuges bevorzugt, bei welcher die konzentrische Bohrung
in der Führungshülse einen Bereich
aufweist, dessen Durchmesser größer als der
Stopfendurchmesser ist, und der sich an dem dem Oberboden zugewandten
Ende der Führungshülse auf
eine Taille einschnürt,
deren Durchmesser etwa dem des Stopfens entspricht.
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Der genannte zylindrische Bereich
ist zur Aufnahme, Führung
und Zentrierung des Stopfens vorgesehen. Ein in diesen Bereich eingeführter Stopfen
wird beim Vordringen des Schraubers von diesem erfaßt und in
Richtung des zum Oberboden gewandten Ende der Führungshülse verschoben. Beim Passieren
des eingeschnürten
Bereich erfährt
der Stopfen dann relativ zum Spundloch eine Zentrierung, so daß der nachfolgende
Schraubvorgang ohne Probleme von statten gehen kann.
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Die Zuführung des Stopfens erfolgt
bei letztgenannter Ausführung
des Werkzeuges am zweckmäßigsten
durch ein seitliches Fenster in der Führungshülse. Diese Öffnung ist in dem genannten
zylindrischen Bereich und in einer zur Achse der Führungshülse senkrechten
Richtung angebracht. Falls die Zuführung des Stopfens auf diese
Weise problematisch ist, kann der Schrauber bewegt, der Stopfen in
der Bereitstellung erfasst und auf diese Weise beladen werden.
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Eine Führung des Stopfens kann mit
Hilfe von vorzugsweise konzentrischen angeordneten Bürsten erfolgen.
Sie verhindern zum einen den freien Fall des Stopfens und fördern die
Zufrierung.
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Der Begriff „Gelenkelement" ist im Sinne der Erfindung
allgemein auszulegen.
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Die Ausbildung des Gelenkelementes
betreffend sieht vorliegende Erfindung zwei bevorzugte Lösungen vor.
Bei der einen ist das Gelenkelement als Gummilager ausgebildet und
bei der zweiten als Kardansches Gelenk. Der Begriff Gummilager ist
dabei nicht so eng gefaßt,
daß nur
das Material Gummi zur Anwendung vorgesehen ist. Vielmehr können alle elastischen
Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften zur Herstellung des "Gummilager" Verwendung finden.
Das genannte Gelenk ist so angeordnet, daß dessen eines Ufer an der
Führungshülse und dessen
anderes Ufer am Träger
befestigt ist.
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Beide Ausführungen des Gelenks erfüllen die
Anforderung, daß die
Führungshülse um kleine Winkel
gegenüber
der Achse des Fasses verschwenkbar ist. Die Auswahl des einen oder
anderen Gelenktyps richtet sich daher in erster Linie nach der Größe des beim
Ein- oder Ausschrauben des Stopfens auftretenden Momentes. Dabei
gilt, daß die
mechanischen Elemente eines Kardanschen Gelenks in der Regel für höhere Belastungen
auslegbar sind als ein in verschiedene Raumrichtungen verschwenkbares
Gummilager.
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Bei Anwendung des vorgeschlagenen
Werkzeuges zum Verschließen
von Spundfässern
werden vergleichsweise hohe Drehmomente auf den Stopfen ausgeübt. Hierdurch
soll sichergestellt werden, daß das
Faß am
Stopfen absolut dicht ist. Für
diese Anwendung ist es daher von Vorteil, wenn beim Festziehen der
Stopfen zulässige
Drehmomente nicht überschritten
werden. Im Rahmen vorliegender Erfindung wird daher vorgeschlagen,
den Schrauber als Drehmomentschlüssel
auszubilden. Bei dieser Ausbildung ist das maximal zulässige Drehmoment
am Schrauber einzustellen und wird beim Festziehen des Stopfens
durch ein Durchrutschen des Schraubers und/oder durch eine akustisches
Signal angezeigt. Gleichermaßen
kann der Schrauber zur Messung und Bestimmung der Einschraubtiefe
genutzt werden. Eine optimale Verschraubung ist nur bei Kontrolle
des Drehmoments und/oder der Einschraubtiefe gewährleistet.
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Wie oben dargestellt erfolgt der
Vorschub des Trägers
und der daran festgelegten Führungshülse in einer
zur Achse des Fasses parallelen Richtung. Diese Richtung wird in
der Regel durch Aufbauten vorgegeben, in denen der Träger eingebaut
ist und in denen das Faß zur
Bearbeitung abgestellt wird. Bei einer speziellen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Werkzeuges
ist jedoch vorgesehen, daß der
Träger
eine auf dem Rand des Oberbodens aufliegenden Stütze aufweist und relativ zu
dieser Stütze
in der Richtung der Achse des Fasses verschiebbar ausgebildet ist.
Die Ausrichtung des Trägers
erfolgt bei dieser Ausführung
dementsprechend unmittelbar an dem jeweils bearbeiten Faß bzw. dem Rand
von dessen Oberboden selbst.
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Die genannten konstruktiven Maßnahmen eröffnen beim
Arbeiten mit dem vorliegenden Werkzeug die Möglichkeit der Integration in
ein Arbeitslinie, sodaß das
Werkzeug zu einem stationären
Element der Linie wird. Hierbei laufen die Fässer über eine Transportbahn, werden
gestoppt und bis zur Ausrichtung der Spunde gedreht. Dann tritt
der Schrauber in Aktion, senkt ab und dreht den Stopfen ein.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und
Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung
entnehmen. In diesem Teil wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeuges
anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
durch das Werkzeug.
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In 1 ist
ein Zeitpunkt während
des Einschraubvorganges festgehalten. Zu erkennen ist ein Ausschnitt
eines Fasses 1 mit einer zylindrischen Außenwand 2 und
dem Oberboden 3. Das Spundloch 4 im Oberboden
des Fasses weist eine Hülse 5 mit
Innengewinde auf, die durch randseitige Umbördelung 6 des Oberbodens 3 festgelegt
ist. Oberboden 3 und Zylinderwand 2 sind durch
einen Falz 7 miteinander verbunden worden. Infolge dieser
und der weiteren Bearbeitung des Fasses sind im Oberboden mechanische
und/oder thermische Spannungen entstanden, die zu einem Durchbiegen
des Oberbodens geführt
haben. Als Folge hiervon ist die Achse 8 des Spundloches 4 um
einen undefinierten Betrag gegenüber
der Achse 9 des Fasses 1 oder einer hierzu parallelen
Achse 9' geneigt.
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Kernstück des vorgeschlagenen Werkzeuges
ist eine Führungshülse 10 mit
einer zu dessen Achse 8' konzentrischen
Bohrung 11, in welcher ein Schrauber 12 dreh-
und verschiebbar festgelegt ist. Die konzentrische Bohrung 11 weist
einen Bereich 13 zur Aufnahme des Stopfens 14 auf,
wobei der Durchmesser des genannten Bereichs 13 größer als
der des Stopfens 14 ausgebildet ist. An dem dem Oberboden 3 des
Fasses 1 zugewandten Ende der Führungshülse 10 schnürt sich
der Bereich 13 auf eine Taille 15 ein, deren Durchmesser
etwa dem des Stopfens 14 entspricht, und geht schließlich in
ein Zentrierstück 16 über.
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Die Führungshülse 10 ist im Bereich
von dessen dem Oberboden 3 zugewandten Ende mittels eines
Gelenkelementes 17 mit einem Träger 18 verbunden.
Dabei ist das Gelenkelement 17 so ausgebildet, daß es eine
Verkippung der Führungshülse 10 und
damit des in der Führungshülse geführten Schraubers 12 um
die senkrecht zur Fassachse 9 liegenden Achsen ermöglicht.
Der Träger 18 seinerseits ist
in Richtung der Fassachse 9 verschiebar ausgebildet ist.
Er ist daher mit Bohrungen 19 ausgestattet, die ein Gleiten
des Trägers 18 auf
den Führungsbolzen 20 ermöglichen.
Die Führungsbolzen 20 selbst sind
in einem Rahmen 21 festgelegt, der parallel zu sich selbst
bewegbar ist.
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Beim Arbeiten mit dem Werkzeug wird
der Rahmen 21 zunächst
so positioniert, daß die
Führungshülse 10 annähernd konzentrisch
zum Spundloch 4 des Fasses 1 zu liegen kommt.
Anschließend wird
der Träger 18 und
damit die mit ihm verbundene Führungshülse 10 parallel
zur Richtung der Fassachse 9 zum Oberboden 3 hin
verschoben, bis die Führungshülse 10 mit
deren kegelförmiger
Andrehung 16 auf der Umbördelung 6 des Spundloches 4 aufsetzt. Dieser
Vorgang bewirkt eine Zentrierung der Führungshülse 10 bezüglich des
Spundloches 4 und führt
dazu, daß die
Längsachse 8' der Führungshülse 10 in
Richtung der Achse 8 des Spundloches 4 ausgerichtet
wird. Als Folge hiervon ist auch der Schrauber 12 konzentrisch
zur Spundlochachse 8 ausgerichtet.
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Die Zuführung des Stopfens 14 erfolgt
bei vorliegendem Ausführungsbeispiel
durch ein seitliches Fenster 22 in der Führungshülse 10.
Bei der Abwärtsbewegung
des Schraubers 12 wird der Stopfen 14 dann vom
Schrauber erfaßt
und in Richtung zum Oberboden 3 hin verschoben. Dabei erfährt der
Stopfen 14 beim Passieren des Taillenbereichs 15 relativ zum
Spundloch 4 eine Zentrierung, so daß der nachfolgende Schraubvorgang
ohne Probleme von statten gehen kann. Die Planparallelität des Schraubwerkzeuges
zur Achse des Spundlochs sorgt dafür, daß der einzuschraubende Stopfen
koaxial zum Spundloch ausgerichtet wird.
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Die vorgeschlagenen konstruktiven
Maßnahmen
führen
dazu, daß vorliegendes
Werkzeug gleichermaßen
für einen
manuellen oder motorischen Antrieb geeignet ist und insbesondere
einen automatisierten Arbeitsablauf beim Festziehen oder Lösen von
Stopfen bei Spundfässern
ermöglicht.