DE1527542A1

DE1527542A1 - Spindelwerkzeug,insbesondere Schrauber

Info

Publication number: DE1527542A1
Application number: DE19641527542
Authority: DE
Inventors: Hugo Feldpausch
Original assignee: FELDPAUSCH AND CO
Current assignee: FELDPAUSCH AND CO
Priority date: 1964-12-23
Filing date: 1964-12-23
Publication date: 1969-09-11
Also published as: CH436161A; DE1527542B2; FR1457994A; US3389727A; GB1098109A

Description

"Spindelwerkzeug, insbesondere Schrauber"

Die Erfindung betrifft ein Spindelwerkzeug, insbesondere Schrauber, mit einem durch eine Vorschubsteuerung in axialer Richtung geführten Spindelgehäuse sowie mit einer drehmomentabhängigen Kupplung für eine Spindelantriebswelle. Bei Spindelwerkzeugen, wie Schraubern, Bohrern, Gewindeschneidem u.dgl., muß auf den Arbeitskopf einerseits ein Drehmoment und andererseits ein axialer Druck ausgeübt werden, damit eine ordnungsgemäße funktion gesichert ist. Die bekannten Vorschubsteuerungen, welche vorzugsweise pneumatisch arbeiten, sind für einen gleichmäßigen Vorschub eingestellt und liefern somit den axialen Druck. Das Drehmoment wird über eine o drehmomentabhängige Kupplung übertragen. Es ist schwierig, diese beiden Kräfte, deren Verhältnis längs des Vorschubweges nicht konstant ist, genau aufeinander abzustimmen. Bei Schraubern kommt hinzu, daß der Einschraubkopf der Arbeitsspindel formschlüssig mit dem Schraubenkopf in Eingriff gebracht werden muß. Da die Arbeitsspindel rotiert, während der Schraubenkopf ruht, besteht die Gefahr, daß der Schraubenkopf von dem Einschraubkopf verletzt wird.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Spindelwerkzeuges, bei welchem sich während des Spindelvorschubes das Verhältnis zwischen Axialkraft und Drehmoment * selbsttätig Rachregelt und bei welchem in einem Schrauber eine selbsttätige Koppelung zwischen Einschraubkopf und Schraubenkopf erfolgt.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in dem Spindelgehäuse mittels Axiallagern ein an der Spindelantriebswelle sitzender hülsenförmiger Kugelkäfig gelagert ist und daß innerhalb des Kugelkäfigs eine in axialer Richtung nachgiebig gehal-

909837/0607

tene, eine Arbeitsspindel tragende Kugelführungsbüchse mit steigenden Kugelführungsbahnen für die Kugeln des Kugelkäfigs sitzt. . . . "■"■"'

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb des Kugelkäfigs eine Schraubendruckfeder angeordnet, welche die Kugelbüchse in Arbeitshubrichtung des Spindelgehäuses drückt. Die Kugelführungsbahnen erhalten vorzugsweise eine Steigung entgegen der Drehrichtung der Spindelantriebswelle.

lach der Erfindung dient somit ein derartiges Spindelgehäuse zum selbsttätigen Ausgleich zwischen Axialkraft und Drehmoment. Entsprechend der jeweiligen Steigung .der Kugelführungsbahnen und der Spannung der Schraubenfeder wird jeweils eine vorgegebene Axialkraft auf die Arbeitsspindel übertragen. Ändert sich während des Arbeitshubes durch ungleichmäßigen Vorschub oder durch Inhomogenitäten des Werkstückes die Axialkraft, so bewegt sich die Kugelführungsbüchse unter dem Einfluß der Schraubenfeder in entsprechendem Maße, bis der eingestellte Wert, wieder erreicht ist.

Um bei Schraubern einen einwandfreien Eingriff des Einschraubkopfes mit dem Schraubenkopf zu erhalten, sieht man an der drehmomentabhängigen Kupplung einen Klauenflansch vor, mit welchem ein Klauenkopf der Spindelantriebswelle erst während des letzten Abschnittes des Arbeitshubes in Eingriff kommt. Somit dreht sich die Arbeitsspindel während des ersten Abschnittes des Arbeitshubes nicht und setzt nichtdrehend auf den Schraubenkopf auf. Bei weiterem Vorschub des Spindelgehäuses wird die Kugelführungsbüchse solange gedreht, bis der Einschraubkopf formschlüssig in die jeweiligen Paßflächen des Schraubenkopfes einrastet. Erst im letzten Abschnitt des Torschubhubes kommt der Klauenkopf mit dem Klauenflansch in Eingriff, wodurch der ei- gentliche Einschraubvorgang erfolgt. Ein derartiger Schrauber -._; ist selbstverständlich in Verbindung mit Schrauben aller Art, wie Gewindestiften, Kopf schraub en, Schrauben mit Mehrkantköpfen, . Sehlitzschrauben, Imbusschrauben u.dgl. verwendbar. Ebenso eignet sich ein Schrauber nach der Erfindung zum Einschrauben von .Schrauben mit beliebigen_:Gewinden, wie insbesondere zylindrisehen Gewinden, Blechschrauben- und Holzschraubengewinden o.dgl. ; 909837/0607

' · ■ - ■" ■■'■ ■ - "■" ■■■" :■"·■' ^! ■'■: - -3 -"

Einzelheiten der Erfindung ergeben -sich, anhand der folgenden Besehreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spind e !werkzeuge s, in. Form eines Schraubers anhand der zugehörigen Zeichnungen. Es stellen dars

Figur 1 eine teilweise geschnittene schematische Gesamtansicht einer Antriebsgruppe eines mehrspindeligen Schraubers _r

"...Figur 2 einen Schnitt durch das Spindelgehäuse,

Figur 3 eine perspektivische Darstellung der Kugelführungsbüchse und eines Teils des Spindelgehäuses und

Figur 4 einen Schnitt durch die Antriebskupplung.

Figur 1 zeigt eine Antriebs^ruppe eines mehrspindeligen automatischen Gehraubers. Dabei ist innerhalb eines Kupplungsgehäuses ä T eine Lamellenkupplung: 2 untergebracht, welche mittels Keilriemen 3 angetrieben ist und jeweils zum Antrieb einer Spindelwelle 4 dient. Dieses Kupplungsgehäuse 1 ist an einem nicht dargestellten Maschinenrahmen festgehalten. Zur Vorschubsteuerung dient ein vorzugsweise pneumatisch betätigter Hubzylinder 5, an welchem mittels Auslegern 6 ein Spindelgehäuse 7 sitzt, In das Spindelgehiuse 7 ragt eine Spindelantriebswelle 8 hinein, welche mit der-Spindelneile 4 über eine Kardanwelle 9 gekoppelt ist, damit ei°»n d.»s St indelgeh-'use 7 seitlich gegenüber der Spindelwelle 4 verstelleri kann. Aus dem Spindelgeiiäuse 7 ist eine Arbeitsspindel 1ö mit-einem xi'ins-chrau'bkopf" 11 herausgeführt, welcher. in Figur 1 'wls zu einer Schlitzschraube passender Einschraubkopf dargestell.· ist. Der Sinschraubkorf 11 kann .selbstverstand- ! lieh ..auch" eine ';-^:shricanth.ülse für Iv-ehrkantschraubenköpfe, eine Kreuzscfcneide i■·?■ Kreuzschlitzschraubeii, ein Lehrkantprisma für Imbusschrauben c;ler eine andere geeignete Form aufweisen.

Es werden nunmehr anhand der Figuren 2 und 3 Einzelheiten des SpindeliTefiäuses 7 erläutert. Das Spindelgehäuse ist in den Ausleger 6 eingekle^zont oder in anderer ' Weise gehalten. InrierMb äes Spindelgehäuses ist mittels Axiallagern 12 ein zylindrischer Kugelkäfig 13 gelagert, welcher seinerseits an die Spindelsr^i-lebsvielle 8 angeflanscht ist. Der Kugelkäfig 13 besitzt vorzugsweise vier» jev/eils um 90° gegen einander versetzte ■Cffnun^er.. 14,15, von denen Jeweils zwei einander diametral ge-

809837/06U7 gAD ORIGINAL

genüberliegende öffnungen .14 zur Aufnahme von Kugeln 1-6,dienen· In die beiden anderen ebenfalls einander diametral gegenüber-, stehenden Öffnungen 15 greifen Klemmnocken 17 einer Grleithülse 18 ein, welche die Kugelöffnungen 14 abschließt. In den Kugelkäfig 13 ist eine Kugelführungsbüchse- 19 eingesetzt,. mit wel- ^ eher die den Einschraubkopf 11 tragende Arbeitsspindel 10 verkeilt ist. Die Kugelführungsbüchse besitzt zwei einander diametral "gegenüber liegende Kugelführungsbahnen 20, in denen die Kugeln 16 sich abwälzen. Die Kugelführungsbahnen 20 steigen entgegen der in Figur 3 durch einen Pfeil angezeigten Drehrichtung der Spindelantriebswelle 8 an. Vorzugsweise wählt man eine Steigung von 30°, womit sich bei den gewählten Abmessungen ein Hub der Kugelf vhrungsbüchse 19 von etwa 20..min. ergibt. . Zwisühen der Stirnfläche 21 der Kugelführungsbüchse 3 und der Stirnwand 22 des .Kugelkäfigs 13 stützt sich eine •Schraubendruckfeder 24 ab. ■■"■■■■

Einzelheiten der drehmomentabhängigen Lamellenkupplung 2 ergeben sich.aus Figur 4. Die lamellenkupplung 2 ist in üblicher Weise in Kugellagern 25 gelagert und besitzt ein Lamellenpake't 26, womit ein Klauenflansch 27 verbunden ist.-Zur Einstellung des von der Kupplung zu übertragenden maximalen Drehmomentes dient eine Schraubendruckfeder .28, welche mittels einer Stellscheibe 29 über einen .Gewindering 30 eingestellt werden kann... Die Spinde.iwelle- 4 besitzt einen Klauenkopf 31 , der zu dem Klauenflansch 27 paßt. . . . ...-".-'

Die Arbeitsweise des zuvor bes-chriebenen Schraubers ist folgende: Entsprechend der jeweiligen SjinäelzaJiI des Schraubers werden .die betreffenden, 3chr-üben in die zugehörigen Gewindelöcher eingesetzt und durch abgefederte Kugeln, Führungsstangen oder anderer an sich bekannte Hilfsmittel gehalten. Die Lamellenkupplung 2 ist ständig angetrieben, so daß der Klauenflansch 27 fortgesetzt umläuft. Wie man. insbesondere -~us Figur 1 ersieht,-dreht sich, die 3pindelwelle 4 zunächst nicht, da der Klauenkopf 31 mit dem Klauenflansch 27 nicht in Eingriff ist..· Ir-i Zup;e des automatischen Arbeitsablpufs v.'ird nunmehr der Vorschub zylinder 5 eingeschaltet, wodurch d^r,s Spindelgehäuse 7 mit der Arbeixsspindel 10 ^tgesenkt wird. Ira Zuge dieser Yorscliuhbewegu-nr setzt der_:.ijbji^i.&cl,E-'i;j^bko_fp£ "i 1 .·■■-}.:"; ',ir: ;^v ---cl'.rrtubozJcopf ■ ■;;'

. - 5 -■■■■ . .- '

Sodann wirä die Kugelführungsbüchse 19 gegenüber dem Kugelkäfig 13 ahgehoben, wobei unter dem Einfluß der Kugelführungsbahnen 20 eine Drehung des Einschraubkopfes 11 erfolgt, bis derselbe In die Paßflächen des Schraubenkopfes einrastet, .drst im letzten Teil des Vorschubhubes kommt der Klauenkopf 31 mit dem Klauenflansch 27 in."Eingriff, worauf die Spindelwelle 4 gedreht wird. Diese Drehbewegung überträgt sich auf die Arbeitsspindel^ so .daß nunmehr die Schraube ein/·' so '.raubt v^Tirü. "fahrend dös Ein-Schraubvorganges kann die Arbeitsspindel W unter der führung der Kugelführungsbahneri 20 innerhalb des Kugelkäfigs 13 auch geringe axiale Bewegungen ausführen, womit sich die Axialkraft Jeweils selbsttätig nachregelt und somit von Ungleichmäßigkeiten der Vorschubsteuerung, oder Ungleichmäßigkeiten der Gewinde unabhängig ist. Die jeweilige Axialkraft wird durch die Schraubenfeder 24 sowie die Steigung der Kugelführungsbahnen 20 bestimmt. Die Einschraubbewegung wird sclanga fortgesetzt, bis die LaceLlenkupplung 2 bei Erreichung des maximalen Anzugsmomentes rutscnt. Funmehr schaltet in üblicher feise der Vorschubzylinder auf Rücklauf um, so. daß dp.s Splndel-gehir.use 7 i-iit der Arbeitsspindel 10 viieder angehoben wird.

Der Kugelkäfig nach der Erfindung ermöglicht auch eine stetige Kraftübertragung über die gesamte -bange des ^injjchraubvveirss, obgleich die Lamellenkupplung 2 unverschiebbar- gehalten ist. Im ^ndabschnitt der Vorschubbahn verschiebt sich jeweils die Kugelbüchse in .entsprechendem Maße innerhalb des KugelkKfigs, wobei ständig der volle Wert, der durch die Steigung der KugelfShrungsbahnen 20 so¥/ie ourch die ooannung der Druckfeder 24 bestimmtaa Axialkraft sowie auch des erforderlichen "Drehmomentes an der Arbeitsspindel 10 zur Verfügung steht. .Lan kann innerhalb des Kugelkäfigs auch eine -kehrzahl von Kugeln so"rLe innerhalb der Kugelf ührungsblichse eine Lehr zahl von Kugalführungsbahnen vorsehen,. JIe Verwendung von Kugeln ist hinsichtlich der Eeibungsverhältnlsse am günstigsten, doch icann man stattdessen such ü-leitstücke mit entsprechenden G-leitfi-.hruriiten verwenden.

BAD ORIGINAL

Claims

Pa t en t ans ρ r ü c ti e

Spindelwerkzeug, insbesondere Schrauber mit einem durch eine Vorschubsteuerung in axialer Richtung geführten Spindelgehäuse, sowie mit einer drehmomentabhängigen Kupplung für eine Spindelantriebswelle, dadurch gekennzeichnet, da's in dem Spindelgehäuse (7) mittels Axiallagern (12) ein an der Spindelantriebswelle (8) sitzender, hülsenförmiger Kugelkäfig (13) gelagert ist und daß innerhalb des Kugelkäfigs eine in axialer Richtung nachgiebig gehaltene, eine Arbeitsspindel (10) tragende Kugelf ührungsbüclise (19) mil; steigenden Kugelf uhr ungsbahnen (20) für die Kugeln (16) des Kugelkäfigs (13) sitzt.

Sp.indelwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Kugelkäfigs (1^) angeordnete Sehraubendruckfeder (24), welche die Kugelbüchse (19) in Arbeitshubrichtung des Spindelgehtluses drückt» : . ■ ." .

Spinüelwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die KugeIfuhrungsbahnen "(20) entgegen der Drehrichtung der Spindelantriebswelle (8) steigen. .■ ■

Spindelwerkzeug nach eineßi. der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kugelkäfigs, (13) zwei einander diametral gegenüberliegende Kugeln (16) --sowie an der Kugelf ührungsbüchse (19) zwei Kugelführungsbahnen (20) vorgesehen sind. -.■-■-.'

Spindelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis"4, gekennzeichnet durch eine fest am ivrascliinenständer angeordnete Lamellenkupplung (z) mit einem Klauenflansch: -(27) sowie durch einen Klauenkopf (31) an der Spinaelwelle (*4), welcher erst im letzten Abschnitt des Yorscliubhubes mit den'Rlauenflänsch (27) in Eingriff kommt. . —

I¹Ur die Anmelderin:

Patentanwalt

809837/0607 ^{; :} -ßÄD ORIGINAL