DE19616311C1 - Einrichtung zum Wechseln eines Schraubwerkzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Wechseln eines Schraubwerkzeuges, wel­ ches aus einer Schraubwerkzeugablage entnehmbar und in diese einsetzbar ist, mit einem einem Schrauber zugeordneten Werkzeugvorsatz zur Aufnahme des Schraub­ werkzeuges nach Anspruch 1.

Aus der DD 2 15 965 A1 ist eine Einrichtung zum Wechseln eines Schraubwerkzeuges, welches aus einer Schraubwerkzeugablage entnehmbar und in diese einsetzbar ist, mit einem einem Schrauber zugeordneten Werkzeugvorsatz zur Aufnahme des Schraub­ werkzeuges bekannt. Eine federbelastete Wegausgleichseinrichtung nimmt die Spindel eines Schraubers auf. Die Wegausgleichseinrichtung ist teilweise von einem Pendelfut­ ter übergriffen. Das Werkzeug wird in eine Vierkantaufnahme des Wechselfutters mit angefederten Kugeln gehalten.

Zum Absetzen und Aufnehmen des Werkzeuges ist eine zusätzliche seitliche Bewe­ gung erforderlich, um das Werkzeug in eine Gabel einzuführen. Zum Lösen des Werk­ zeuges wird ein dem Werkzeug zugeordneter Ring an die Unterseite der Gabel ange­ legt, bis das Vierkant den Werkzeugschaft freigegeben hat. Das Werkzeug fällt dann einen vorgebbaren Weg in eine Auflage, so daß Beschädigungen nicht auszuschließen sind.

Die DE 32 05 118 A1 beschreibt einen Schraubkopf mit einer Einrichtung zum selbsttä­ tigen Auskuppeln eines Schraubendrehers beim Erreichen einer bestimmten Ein­ schraubtiefe. Dabei trägt eine Spannzapfenhülse über eine Kugelkopplung die den Schraubendreher aufnehmende Hülse. Eine Bestätigungshülse ist zwischen einer Kupplungshülse und einer Spannbüchse angeordnet. Zum Auswechseln des Schrau­ bendrehers wird die Betätigungshülse von Hand in Richtung Werkstück bewegt, wo­ durch die Spannbüchse die Verriegelung des Schraubendrehers freigibt. Zum automa­ tischen Werkzeugwechsel im Zusammenhang mit einer Werkzeugablage ist dieser Schraubkopf nicht geeignet.

Aus der DD 2 91 505 A5 ist ein Werkzeugwechselsystem bekannt, bei dem die Werk­ zeugspanneinrichtung mit eingespanntem Werkzeug auf einem Magazinplatz abgelegt und von dort wieder aufgenommen wird. Ein hülsenförmiger Grundkörper ist mit einer Antriebswelle verbunden. Der Grundkörper ist koaxial von einer Schalthülse übergrif­ fen, die über einen Positionierstift relativ zum Magazinplatz arretiert werden kann. Ein Aufnahmeschaft der Werkzeugspanneinrichtung ragt in den Grundkörper und ist über eine Klemmkugel relativ zu diesem festlegbar. Durch Verdrehen des Grundkörpers ge­ gen die vom Positionierstift gehaltene Schalthülse erfolgt ein Lösen oder Spannen der Werkzeugspanneinrichtung. Das Werkzeugwechselsystem erfordert ein Zusammen­ spiel von Teilen des Greifwerkzeuges mit Teilen des Magazinplatzes, was insgesamt zu einem aufwendigen Werkzeugwechselsystem führt. Die Steuerkurve zum Führen der Schaltkugeln kann zu Störungen beim Wechselvorgang beitragen.

Es stellt sich die Aufgabe, einen einfach aufgebauten automatisch arbeitenden Schraubwerkzeugwechsel anzugeben, der beim Abgeben oder Aufnehmen des Werk­ zeuges allein den Werkzeugkopf einsetzt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Demnach erfolgt die automatische Ver- und Entriegelung der Außenhülse mit dem Nie­ derhalter. Der Werkzeugvorsatz besitzt ein integriertes Auswerferstück, das auf seiner zum Schraubwerkzeug hingerichteten Seite bündig mit der Stirnseite der Basishülse abschließt und deshalb ein Steckenbleiben des Schraubwerkzeuges in der Basishülse sicher verhindert. Das integrierte Auswerferstück wird in Abhängigkeit der Position des Schraubwerkzeuges allein vom Werkzeugvorsatz betätigt, so daß aufwendige Energie­ zuführungen wie Elektro- oder Pneumatikleitungen zwischen Werkzeugvorsatz und Schrauber nicht erforderlich sind.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der schematischen Fig. 1 bis 9 wird die er­ findungsgemäße Einrichtung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht mit einem Schrauber, einem Werkzeugvorsatz, einem Niederhalter und einer Ablage für das Schraubwerkzeug,

Fig. 2-9 einen Längsschnitt durch die Einrichtung, worin das Wechselsystem in verschiedenen Phasen dargestellt ist.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Übersicht eine Einrichtung 1, die einen Halter 2 für einen Schrauber 3, einen mit einer Spindel 4 des Schraubers verbundenen Werk­ zeugvorsatz 5, eine Schraubwerkzeugablage 6 zur Aufnahme eines Schraubwerkzeu­ ges 7 und einen Niederhalter 8 umfaßt. Der Halter 2 kann mit einem nicht dargestellten Manipulator zur Bewegung des Schraubers verbunden sein.

Die Fig. 2 bis 9 zeigen verschiedene Phasen des Bewegungsablaufs beim Aufnehmen bzw. Ablegen eines Schraubwerkzeuges 7 von einer bzw. auf eine Schraubwerkzeug­ ablage 6. In den Fig. 2, 3, 6 und 9 ist der Längsschnitt durch den Werkzeugvorsatz 5, die Spindel 4 und der Schraubwerkzeugablage 6 mit dem Schraubwerkzeug 7 darge­ stellt, während in den Fig. 4, 7 und 8 zusätzlich noch ein Teilschnitt durch den Nieder­ halter 8 zu sehen ist, der Bewegungen in Pfeilrichtung 9 ausführt. Der Schrauber 3 ist lediglich angedeutet. Eine Basishülse 10 des Werkzeugvorsatzes 5 ist in ihrer zentra­ len Durchgangsbohrung als Innensechskant ausgebildet. Die als Sechskantprofil vor­ liegende Spindel 4 des Schraubers 3 erstreckt sich in den oberen Teil der Basishülse 10 und ist über einen Stift 11 mit derselben verbunden. Der untere Teil der Basishülse 10 nimmt einen ebenfalls als Sechskantprofil ausgebildeten Schaft 12 des Schraub­ werkzeuges 7 auf, der über mehrere radial in Bohrungen 13 der Basishülse 10 ver­ schiebbare Klemmstücke 14 in seiner Ringnut 15 verriegel- oder entriegelbar ist. In ihrem mittleren Teil weist die Mantelfläche der Basishülse 10 einen diametral gegen­ überliegenden schlitzartigen ersten Durchbruch 16 auf, der ein auch im Bereich des Durch­ bruchs zur Führung eines sechseckigen oder runden Auswerferstückes 17 ausrei­ chendes Innensechskantprofil beläßt. Eine koaxial die Basishülse 10 übergreifende Außenhülse 18 ist relativ zur Basishülse 10 in axialer Richtung verschiebbar. An ihrem dem Schrauber 3 zugewandten Ende ist die Außenhülse 18 mit einer Scheibe 19 starr verbunden. Die Scheibe 19 bildet somit einen Bund der Außenhülse, dessen Außen­ durchmesser größer ist als der restliche Teil der Außenhülse 18. Die Mantelfläche der Außenhülse 18 ist ebenfalls mit einem diametral gegenüberliegenden zweiten Durchbruch 20 versehen, der die gleiche Breite wie der erste Durchbruch 16 der Basishülse 10 aufweist, in seiner Längserstreckung jedoch kürzer ausgebildet ist, als der erste Durchbruch 16. Beide Durchbrüche 16, 20 liegen auf einer gleichen Symmetrieachse, so daß sie in ihrer ra­ dialen Erstreckung betrachtet ineinander übergehen. Das innerhalb der zentralen Durchgangsbohrung der Basishülse 10 verfahrbare Auswerferstück 17 ist an seinem dem Schraubwerkzeug 7 abgewandten Ende von einem Querstift 21 durchsetzt, der im Auswerferstück 17 festgelegt ist und nach beiden Seiten ein gleiches Maß hervorsteht. Die auskragenden Enden des Querstiftes 21 erstrecken sich demnach durch die Durchbrüche 16, 20 von Basishülse 10 und Außenhülse 18 und stützen im Bereich ei­ nes Rücksprunges der Außenhülse 18 einen Ring 22 ab. Zwischen dem Ring 22 und der Scheibe 19 ist eine Druckfeder 23 angeordnet. Unterhalb des zweiten Durchbruchs 20 ist die Außenhülse 18 mit einer Freidrehung 24 versehen, die im unteren Bereich konisch zulaufend wieder auf einen Innendurchmesser zurückgeführt ist, der dem Innendurch­ messer der Außenhülse 18 oberhalb des Durchbruches 20 entspricht. Durch den koni­ schen Zulauf wird eine Kegelfläche 25 gebildet.

Die Funktion des automatischen Schraubwerkzeugwechselsystem wird nachfolgend erläutert.

Das in der Schraubwerkzeugablage 6 angeordnete Schraubwerkzeug 7 ist mit Vor­ sprüngen 26 in eine Nut 27 der Schraubwerkzeugablage 6 eingerastet. Gemäß Fig. 2 wird der mit reduzierter Drehzahl laufende Schrauber 3 zusammen mit dem Werkzeug­ vorsatz 5 von oben auf das Schraubwerkzeug 7 zu bewegt. Die zwischen der Scheibe 19 und dem Ring 22 angeordnete, und eine bestimmte Vorspannung aufweisende Druckfeder 23, drückt den Querstift 21 gegen die untere Begrenzungsfläche 28 des zweiten Durchbruchs 20 der Außenhülse 18. Die relativ zur Basishülse verschiebbare Außen­ hülse stützt sich während der Abwärtsbewegung über den Querstift 21 auf der unteren Endfläche 29 des ersten Durchbruches 16 der Basishülse 10 ab. Die dem Schraubwerkzeug zugewandten Stirnseiten von Basishülse und Auswerferstück 17 liegen dabei auf einer Ebene.

Sobald der Kontakt zwischen der Stirnseite des Auswerferstückes 17 und der Stirnflä­ che des Schaftes 12 des Schraubwerkzeuges 7 hergestellt ist, wird bei weiterer dre­ hender Abwärtsbewegung des Werkzeugvorsatzes 5 die Basishülse gemäß Fig. 3 über den Schaft 12 geschoben. Durch die dabei zustandekommende formschlüssige Verbindung zwischen dem Sechskantprofil des Schaftes 12 und dem Innensechskant der Basishülse 10 wird die Drehbewegung des Schraubers durch einen regeltechni­ schen Vorgang der Schraubersteuerung gestoppt. Die Stirnseite des Auswerferstückes 17 bleibt dabei im ständigen Kontakt mit der Stirnfläche des Schraubwerkzeuges 7, so daß das über die Druckfeder 23 verspannte Auswerferstück 17 die Außenhülse 18 in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Position hält. In dieser Phase stützt sich praktisch die Außenhülse 18 über die Stirnseite des Auswerferstückes 17 auf der Stirnfläche des Schraubwerkzeuges 7 ab.

Um zur Position nach Fig. 4 zu gelangen, erfolgt zusätzlich zur Überschiebebewegung der Basishülse 10 eine Abwärtsbewegung der Außenhülse 18 durch eine in Pfeilrich­ tung 9 erfolgte Bewegung des an der Scheibe 19 angreifenden Niederhalters 8, der von einem nicht dargestellten Gestell gehalten sein kann. Unter Überwindung der Fe­ derkraft drückt dabei der Niederhalter die Außenhülse 18 bis zur Anlage der oberen Begrenzungsfläche 28a des zweiten Durchbruches 20 an den Querstift 21, der über die Stirn­ seite des Auswerferstückes 17 weiterhin an der Stirnfläche des Schaftes 12 anliegt. Die Abwärtsbewegung der über den Schrauber 3 bewegten Basishülse 10 stoppt, sobald die Klemmstücke 14 auf der Höhe der Ringnut 15 des Schaftes 12 liegen. Das Errei­ chen dieser Ebene ist erfolgt, wenn die obere Endfläche 29a des ersten Durchbruches 16 an dem Querstift zur Anlage kommt. In dieser Stellung befinden sich die Klemmstücke 14 noch im Bereich der Freidrehung 24, aber bereits in der Nähe der Kegelfläche 25.

Gemäß Fig. 5 hat der Niederhalter seine Druckkraft auf die Scheibe 19 aufgehoben. Die Außenhülse 18 ist daher mit Unterstützung der Druckfeder 23 um einen durch die Länge des zweiten Durchbruches 20 vorgegebenen Weg relativ zur Basishülse 10 nach oben verfahren worden. Der unterhalb der Kegelfläche 25 verringerte Innendurchmesser der Basishülse führt zur Verriegelung des Schraubwerkzeuges 7. Durch eine entspre­ chende Verfahrbewegung des Schraubers 3 ist das Schraubwerkzeug 7 aus der Schraubwerkzeugablage 6 entnehmbar, um zum bestimmungsgemäßen Einsatzort zu gelangen.

Soll ein Schraubwerkzeug 7 nach seinem Einsatz automatisch in der Schraubwerkzeu­ gablage 6 abgesetzt werden, so führt gemäß Fig. 6 der Schrauber 3 zusammen mit dem Werkzeugvorsatz 5 das Schraubwerkzeug 7 bei reduzierter Schrauberdrehzahl von oben in die Werkzeugablage 6 ein. Sobald die Vorsprünge 26 des Schraubwerk­ zeuges 7 in die Nut 27 der Schraubwerkzeugablage 6 eingerastet sind, wird die Dreh­ bewegung des Schraubers 3 durch die Schraubersteuerung gestoppt. Die Nut 27 ver­ körpert dabei ein der Schraubwerkzeugablage 6 zugeordnetes Mittel zur Unterbre­ chung der Drehbewegung des Schraubers 3. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, bleibt der Schrauber 3 mit dem Werkzeugvorsatz 5 in der eingenommenen Position, während durch Einwirken des Niederhalters 8 in Pfeilrichtung 9 auf die Scheibe 19 die Außen­ hülse 18 bis zur Anlage des Querstiftes 21 an die obere Begrenzungsfläche 28a nach unten bewegt wird. Die Klemmstücke 14 befinden sich in Höhe der Freidrehung 24 in ihrer entriegelten Stellung.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, behält die Außenhülse 18 über den Niederhalter 8 ihre Position, während die Basishülse 10 durch eine Vertikalbewegung des Schraubers 3 bis zur Anlage der unteren Endfläche 29 des Durchbruches 16 an den Querstift 21 nach oben fährt. In dieser Position sind die dem Schraubwerkzeug zugewandten Stirn­ seiten von Basishülse 10 und Auswerferstück 17 bündig angeordnet und bilden unge­ fähr eine Ebene, so daß ein Steckenbleiben des entkuppelten Schraubwerkzeuges 7 nicht eintreten kann. Durch Aufheben der Stützkraft des Niederhalters 8 gelangt die Außenhülse 18 in die in der Fig. 9 gezeigte Position. Das Schraubwerkzeug 7 ist abge­ setzt und der Schrauber 3 kann zur Aufnahme eines anderen Schraubwerkzeuges gemäß Fig. 2 bis 5 verfahren werden.

Claims (4)

1. Einrichtung zum Wechseln eines Schraubwerkzeuges (7), welches aus einer Schraubwerkzeugablage (6) entnehmbar und in diese einsetzbar ist, umfassend einen einem Schrauber (3) zugeordneten Werkzeugvorsatz (5) zur Aufnahme des Schraub­ werkzeuges (7), wobei dieser aus einer Basishülse (10) und einer dieselbe koaxial übergreifenden Außenhülse (18) besteht, wobei die Basishülse (10) mit einer Spindel (4) des Schraubers (3) verbunden ist, die Wandungen der Basishülse (10) und der Au­ ßenhülse (18) mit diametral gegenüberliegenden Durchbrüchen (16, 20) versehen sind, die auf der gleichen Symmetrieachse angeordnet sind, in der Basishülse (10) ein in axialer Richtung verschiebbares Auswerferstück (17) angeordnet ist, das Auswerfer­ stück (17) von einem Querstift (21) durchsetzt ist, dessen freie Enden in den Durchbrü­ chen (16, 20) von Basishülse und Außenhülse geführt sind, ein Niederhalter (8) zur Relativverschiebung der Außenhülse (18) vorgesehen ist und der Schraubwerkzeugab­ lage (6) Mittel zur Unterbrechung der Drehbewegung des Schraubers (3) zugeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basishülse (10) und das Auswerferstück (17) in der Schraubwerkzeugfreigabestellung mit ihren dem Schraubwerkzeug (7) zugewandten Stirnseiten ungefähr eine Ebene bilden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Au­ ßenhülse (18) auf ihrer dem Schrauber (3) zugewandten Seite einen Bund aufweist, daß der Querstift (21) auf seiner dem Bund zugewandten Seite einen Ring (22) trägt und daß zwischen dem Ring und dem Bund eine Druckfeder (23) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund eine mit der Außenhülse (18) verbundene Scheibe (19) ist.