DE19642048A1 - Schraubautomat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubautomaten, insbesondere einen Handschrauber, mit einem Schraubwerkzeug und einer Spannbüchse zum Halten einer fest vorstehenden Schraube, bei dem das Schraubwerkzeug mit einer Betätigungseinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung und eines relativ zur Spann­ büchse erfolgenden Vorschubs des Schraubwerkzeugs gekoppelt ist.

Bei derartigen bekannten Schraubautomaten wird die Betäti­ gungseinrichtung beispielsweise mittels eines Luftmotors zur Erzeugung der Drehbewegung und einer pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheit zur Erzeugung des Vorschubs ange­ trieben.

Nachteilig an der Verwendung von Luftmotoren und pneumati­ schen Zylinder-Kolben-Einheiten ist die Tatsache, daß zur Er­ zeugung von Drehbewegung und Vorschub zwei unterschiedliche Betätigungseinrichtungen, nämlich ein Luftmotor und eine pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit benötigt werden, was na­ türlich mit zusätzlichen Fertigungskosten verbunden ist.

Weiterhin ist von Nachteil, daß der Betrieb der beiden Betä­ tigungseinheiten einerseits mit einem relativ lauten Ge­ räusch verbunden ist und andererseits dafür gesorgt werden muß, daß die den Motor und den Kolben beaufschlagende Luft geölt wird, was aufgrund von nicht vollkommen vermeidbaren Ölspritzern oftmals zu unerwünschten Verschmutzungen führt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schraubauto­ maten der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß dessen Herstellung kostengünstiger durchführbar wird, wobei insbesondere sowohl Drehbewegung als auch Vorschub mit einer einheitlichen Betätigungseinrichtung erzeugbar sein sollen. Gleichzeitig soll eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Schraubautomaten ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betätigungseinrichtung ein drehend antreibbares und mit dem Schraubwerkzeug verbundenes erstes Gewindeelement sowie zumindest ein mit dem ersten Gewindeelement in Wirkverbin­ dung stehendes und mit der Spannbüchse verbundenes zweites Gewindeelement aufweist, wobei durch die Vorsehung von zwei unterschiedlichen Gewindesteigungen am ersten und/oder zweiten Gewindeelement bei gleichbleibender Drehzahl des ersten Gewindeelements zwei unterschiedliche Vorschub­ geschwindigkeiten erzeugbar sind.

Erfindungsgemäß wird also im Unterschied zum Stand der Tech­ nik auch die Vorschubbewegung letzlich von einer Drehbewe­ gung abgeleitet, wobei sowohl Dreh- als auch Vorschubbewe­ gung mittels zweier zusammenwirkender Gewindeelemente er­ zeugt werden. Dabei sind durch die Vorsehung von zwei unter­ schiedlichen Gewindesteigungen verschiedene Vorschubgeschwin­ digkeiten erzeugbar. Diese verschiedenen Vorschubgeschwindig­ keiten sind von wesentlicher Bedeutung für einen mit hoher Taktrate erfolgenden Betrieb des Schraubautomaten, da bei­ spielsweise bei Schraubautomaten mit automatischer Schrauben­ zuführung dafür gesorgt werden muß, daß das Schraubwerkzeug nach einem abgeschlossenen Schraubvorgang sehr schnell aus dem Bereich der Spannbüchse zurückgezogen werden kann, um zu vermeiden, daß eine neu zugeführte Schraube während des Zu­ führvorgangs mit dem Schraubwerkzeug kollidiert. Nachdem die neue Schraube zugeführt wurde, muß wiederum schnell dafür ge­ sorgt werden, daß das Schraubwerkzeug in den Bereich der Spannbüchse verfahren wird, da die neu zugeführte Schraube dort vom Schraubwerkzeug in üblicher Weise von federnd vorge­ spannten Elementen der Spannbüchse gehalten werden muß.

Wenn also - wie bei der Erfindung - ein schnelles Bewegen des Schraubwerkzeugs von der Spannbüchse weg und anschlie­ ßend wieder zur Spannbüchse hin ermöglicht wird, kann dafür gesorgt werden, daß nach einem abgeschlossenen Schraubvor­ gang in kürzest möglicher Zeit eine neue Schraube zugeführt und als fest vorstehende Schraube zwischen Spannbüchse und Schraubwerkzeug gehalten werden kann. Eine auf diese Weise gehaltene Schraube ist dann bereit für einen neuen Ein­ schraubvorgang.

Wenn nun erfindungsgemäß trotz gleichbleibender Drehzahl des ersten Gewindeelements zwei verschiedene Vorschubgeschwin­ digkeiten vorgesehen werden können, kann einerseits die schnelle Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spann­ büchse ermöglicht werden, und andererseits ist aber auch sichergestellt, daß das während des Schraubvorgangs erforder­ liche Herausdrücken der Schraube aus der Spannbüchse mit einer geringeren Vorschubgeschwindigkeit und somit ausrei­ chend langsam erfolgt, so daß ein einwandfreier Schraubvor­ gang gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird sowohl die für das Einschrauben erfor­ derliche Drehbewegung des Schraubwerkzeugs als auch der für den Betrieb des Schraubautomaten erforderliche Vorschub durch eine Drehung des ersten, antreibbaren Gewindeelements erreicht. Der drehende Antrieb des Gewindeelements kann da­ bei beispielsweise mittels eines aus einem Versorgungsnetz oder einem Akkumulator gespeisten Elektromotors vorgenommen werden. Erfindungsgemäß ist es also nicht mehr nötig, eine pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit bzw. einen Luftmotor einzusetzen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachtei­ le werden somit durch die Erfindung beseitigt.

Gleichzeitig ist jedoch sichergestellt, daß hinsichtlich der Betriebsgeschwindigkeit bzw. der Taktrate des Schraubautoma­ ten keine Einbußen hingenommen werden müssen, da aufgrund der beiden unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten eine ausreichend schnelle Betriebsweise des Schraubautomaten ge­ währleistet werden kann.

Bevorzugt ist es, wenn das erste Gewindeelement als Gewinde­ spindel ausgebildet wird und das zweite Gewindeelement als Mutter ausgeführt ist. Die Mutter kann in diesem Fall ein mit der Gewindespindel zusammenwirkendes Innengewinde und ein mit einem Hülsenelement zusammenwirkendes Außengewinde aufweisen, wobei das Hülsenelement dann ein entsprechendes Innengewinde besitzt und vorzugsweise mit der Spannbüchse verbunden ist.

Durch ein Drehen der Gewindespindel kann dann zum einen erreicht werden, daß sich die Mutter entlang der Achse der Gewindespindel bewegt, zum anderen kann - beispielsweise nachdem die entlang der Spindel laufende Mutter ihre An­ schlagstellung erreicht hat - durch eine gemeinsam mit der Gewindespindel erfolgende Drehung der Mutter erreicht wer­ den, daß sich das Hülsenelement entlang der Achse der Mutter, die mit der Achse der Gewindespindel zusammenfällt, bewegt.

Wenn nun also das zwischen Hülsenelement und Mutter wirksame Gewinde eine andere Steigung besitzt als das zwischen Gewin­ despindel und Mutter wirksame Gewinde, können durch eine Drehbewegung der Gewindespindel mit konstanter Drehgeschwin­ digkeit unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen Gewindespindel und Hülsenelement erzielt werden. Da die Ge­ windespindel mit dem Schraubwerkzeug und das Hülsenelement mit der Spannbüchse verbunden ist, werden dementsprechend auch unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse erreicht.

Da die Gewindespindel in der Regel fest mit einem stationär im Gehäuse des Schraubautomaten angeordneten Elektromotor gekoppelt wird, ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn das Schraubwerkzeug relativ zum Gehäuse des Schraubautomaten keine Vorschubbewegung durchführt, sondern statt dessen die Spannbüchse gegenüber dem Schraubwerkzeug zurückgezogen wird. Im Ergebnis kommt dieses Zurückziehen der Spannbüchse einem Vorschub des Schraubwerkzeugs gegenüber der Spannbüch­ se gleich.

Da der für den Schraubvorgang benötigte Vorschubweg kleiner ist als der für das Zurückziehen des Schraubwerkzeugs aus dem Bereich der Spannbüchse erforderliche Vorschubweg, ist es im Rahmen der Erfindung sinnvoll, die Steigung des Innen­ gewindes der Mutter bzw. die Steigung des Gewindes der Gewin­ despindel größer auszubilden als die Steigung des Außengewin­ des der Mutter bzw. des Innengewindes des Hülsenelements. Hülsenelement und Mutter besitzen eine geringere axiale Er­ streckung als die Gewindespindel, so daß bei den erwähnten Steigungsverhältnissen eine schnelle Vorschubbewegung über die relativ große Axialerstreckung der Gewindespindel und eine vergleichsweise langsame Vorschubbewegung über die ver­ gleichsweise geringe Axialerstreckung von Mutter bzw. Hülsen­ element erzeugt werden kann.

Um sicherzustellen, daß ausgehend von einer Position, in der sich Mutter und Hülsenelement beide in einer vorderen oder beide in einer hinteren Anschlagstellung befinden, immer zu­ erst die Mutter entlang der Gewindespindel und anschließend erst das Hülsenelement entlang der Mutter bewegt wird, kann das Außengewinde der Mutter in Zusammenwirkung mit dem Hül­ senelement schwergängiger als das Innengewinde der Mutter in Zusammenwirkung mit der Gewindespindel ausgebildet werden.

So wird sich immer zuerst die Mutter bezüglich der Gewinde­ spindel in ihre Anschlagstellung bewegen, bevor eine Relativ­ bewegung zwischen Mutter und Hülsenelement einsetzt.

Vorstehendes Merkmal wird am einfachsten dadurch realisiert, daß die Gewindespindel als leichtgängige Kugelspindel und das Außengewinde der Mutter als Feingewinde ausgeführt wird.

Um die Drehgeschwindigkeit des Schraubwerkzeugs während des Einschraubvorgangs steuern zu können, kann die Drehgeschwin­ digkeit des ersten Gewindeelements bzw. der Gewindespindel zumindest während der Wirkung des die geringere Steigung auf­ weisenden Gewindes, also z. B. des Außengewindes der Mutter, regelbar sein.

Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Schraubautomat mit einer Kupplung versehen, welche zur Entkopplung der Drehbewe­ gung des ersten Gewindeelements von der dadurch erzeugten Vorschubbewegung dient. Durch eine solche Kupplung wird er­ reicht, daß nicht immer zwangsweise bei einer Drehung des ersten Gewindeelements eine axial gerichtete Relativbewegung zwischen Spannbüchse und Schraubwerkzeug erfolgt. Die genann­ te Kupplung wird insbesondere so ausgebildet, daß sie eine Entkopplung von Drehbewegung und Vorschub bewirkt, wenn eine Schraube aufgrund eines zuvor erfolgten Vorschubs vollstän­ dig aus der Spannbüchse herausgedrückt wurde. Sobald nämlich die Schraube vollständig von der Spannbüchse freigegeben wird, ist kein weiterer Vorschub mehr nötig, es soll jedoch noch möglich sein, den Schraubvorgang zu Ende zu führen. Folglich ist es vorteilhaft, wenn in diesem Fall - bei nicht mehr in der Spannbüchse gehaltener Schraube - eine Fort­ setzung des Schraubvorgangs bzw. der Drehbewegung des Schraubwerkzeugs ohne gleichzeitige Erzeugung einer axialen Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse er folgen kann. Genau dies wird durch die genannte Kupplung er­ leicht.

Vorzugsweise wird die Kupplung in dem bereits genannten Hül­ senelement vorgesehen, wobei sie insbesondere mittels eines ersten Konus und eines zweiten Konus realisiert ist, deren Zusammenwirken in dem Augenblick aufhebbar ist, in dem eine Schraube vollständig von der Spannbüchse freigegeben wird.

Der erste Konus kann dabei mit einem Element der Hülse ver­ bunden sein, welches das Innengewinde der Hülse aufweist. Ebenso ist es möglich, den ersten Konus direkt mit dem Innen­ gewinde der Hülse zu versehen.

Der zweite Konus, der radial außerhalb des ersten Konus vor­ gesehen werden kann, wird vorteilhafterweise direkt oder in­ direkt mit der Spannbüchse verbunden. So wird erreicht, daß immer dann, wenn der erste Konus in Eingriff mit dem zweiten Konus steht, d. h. wenn die Kupplung nicht gelöst ist, eine axial gerichtete Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse erfolgt, sobald die Gewindespindel in Dre­ hung versetzt wird. Lediglich dann, wenn der erste Konus vom zweiten Konus gelöst ist, bewirkt eine Drehung der Gewinde­ spindel keine axial gerichtete Relativbewegung zwischen Spannbüchse und Schraubwerkzeug. In letztgenanntem Fall erzeugt die Drehbewegung der Gewindespindel ausschließlich eine Drehbewegung des Schraubwerkzeugs, welche beispiels­ weise erforderlich ist, um einen Schraubvorgang zu Ende zu führen, nachdem die Schraube von der Spannbüchse freigegeben wurde.

Vorteilhaft ist es, wenn im Rahmen der Erfindung die Mutter und die Hülse auswechselbar sind, da in diesem Fall verschie­ dene Sätze von Muttern und Hülsen bereitgestellt werden kön­ nen, die mit unterschiedlichen Gewindesteigungen versehen sind. Diese Gewindesteigungen zwischen Mutter und Hülse be­ stimmen letztlich die Geschwindigkeit der axial gerichteten Relativbewegung zwischen Schraubwerkzeug und Spannbüchse wäh­ rend des Einschraubens einer Schraube. Da aufgrund der Bereitstellung verschiedener Sätze von Muttern und Hülsen demzufolge verschiedene Geschwindigkeiten bezüglich der benannten Relativbewegung gewählt werden können, ist es mög­ lich, durch den gezielten Einsatz einer bestimmten Mutter/ Hülsen-Einheit die Geschwindigkeit der genannten Relativbewe­ gung an die Steigung des Gewindes der jeweils verwendeten Schraube anzupassen.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung einsetzbar, wenn eine Schraubenzuführung oder ein Schraubenmagazin zur automa­ tischen Einspeisung von Schrauben in die Spannbüchse vorge­ sehen ist, wobei die Schraubenzuführung insbesondere als schwenkbarer Zufuhrkanal ausgebildet wird.

Der schwenkbare Zufuhrkanal kann bei einem derart ausgebilde­ ten Schraubautomaten zum Zweck des Zuführens einer Schraube immer dann in den Bereich der Spannbüchse eingeschwenkt wer­ den, wenn das Schraubwerkzeug durch das erste Gewindeelement bzw. durch die Gewindespindel aus dem Bereich der Spannbüch­ se zurückgezogen ist. Durch ein nach dem Zuführen einer Schraube erfolgendes Verfahren des Schraubwerkzeugs in den Bereich der Spannbüchse wird der insbesondere federnd vorge­ spannte Zufuhrkanal durch das Schraubwerkzeug aus dem Be­ reich der Spannbüchse herausgedrückt und das Schraubwerkzeug kommt in Eingriff mit dem Schraubenkopf, wodurch die Schraube in der-Spannbüchse letztlich fixiert wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn an einen erfindungsgemä­ ßen Schraubautomaten ein Schraubenmagazin derart angekoppelt wird, daß durch ein Zurückziehen und nachfolgendes Vorschie­ ben des Schraubwerkzeugs bzw. durch ein Vorschieben und nachfolgendes Zurückziehen der Spannbüchse die Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin auslösbar ist. Insbe­ sondere kann hierbei - ähnlich einem aus dem Gebiet der Waf­ fentechnik bekannten Magazinprinzip - das Schraubenmagazin derart angekoppelt werden, daß durch das Zurückziehen und nachfolgende Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch das Vorschieben und nachfolgende Zurückziehen der Spannbüchse ein Schraubenzufuhrkanal zum Zweck der Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin freigebbar ist.

Bei einem bevorzugten Verfahren zum Betrieb eines vorstehend beschriebenen Schraubautomaten werden Schraubwerkzeug und Spannbüchse relativ zueinander zwischen einer Grundstellung, einer Einschraubstellung, einer ersten Rückzugsstellung und einer zweiten Rückzugsstellung bewegt.

In der Grundstellung ist eine fest vorstehende Schraube in der Spannbüchse gehalten, in der Einschraubstellung erfolgt ein Festziehen der Schraube und in der ersten Rückzugsstel­ lung bzw. während der Bewegung von der ersten Rückzugsstel­ lung in die zweite Rückzugsstellung erfolgt ein Zuführen einer neuen Schraube zur Spannbüchse.

Nach dem Zuführen einer neuen Schraube erfolgt dann bevor­ zugt automatisch eine Bewegung des Schraubautomaten in seine Grundstellung, von der aus ein neuer Schraubvorgang mit fest vorstehender Schraube ausgelöst werden kann.

Bei Ausbildung eines Schraubautomaten mit Gewindespindel, Mutter und Hülse ist es bevorzugt, wenn in der Grundstellung Spindel und Mutter in einer Anschlagsstellung zueinander an­ geordnet sind, in der das Schraubwerkzeug möglichst weit in Richtung der Spannbüchse verfahren ist. Die Hülse befindet sich dabei gegenüber der Mutter in derjenigen Anschlagsstel­ lung, in der der Abstand zwischen Schraubwerkzeug und Spann­ büchse noch möglichst groß ist. Ausgehend von der Grundstel­ lung kann dann folglich nur noch eine Bewegung des Schraub­ werkzeugs in Richtung der Spannbüchse erfolgen, indem Hülse und Mutter relativ zueinander in einer entsprechenden Rich­ tung bewegt werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn in der Grundstellung bereits eine geringe Bewegung zwischen Hülse und Mutter in einer Richtung stattgefunden hat, in der das Schraubwerkzeug in Richtung der Spannbüchse verfahren wird, da auf diese Weise Schrauben mit verschieden großen Schraubenköpfen defi­ niert in einer federnd vorgespannten Spannbüchse gehalten werden können. Die beschriebene Relativposition zwischen Hülse und Mutter in der Grundstellung bewirkt nämlich, daß bei verschieden großen Schraubenköpfen die Spannbüchse ent­ gegen ihrer federnden Vorspannung mehr oder weniger aufgewei­ tet wird, so daß auch Schraubenköpfe verschiedener Größen auf jeden Fall durch die federnde Vorspannung der Spannhülse fest zwischen Spannhülse und Schraubwerkzeug gehalten werden können.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schraubautomaten bzw. eines Verfahrens zum Betrieb eines sol­ chen Schraubautomatens sind in den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraub­ automaten in seiner Grundstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraub­ automaten in seiner Einschraubstellung,

Fig. 2a eine Detailansicht der Fig. 2,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraub­ automaten in einer ersten Rückzugsstellung, und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraub­ automaten in einer zweiten Rückzugsstellung.

Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Schraubautomat ist folgen­ dermaßen aufgebaut:
An ein Motorgehäuse 15 schließt sich in axialer Richtung ein Führungsrohr 2 an, in welchem u. a. eine mit der Motorwelle 17 gekoppelte Gewindespindel 12 angeordnet ist. An dem der Motorwelle 17 abgewandten Ende der Gewindespindel 12 ist eine Werkzeugaufnahme 18 vorgesehen, in welcher ein Schraub­ werkzeug 11 auswechselbar gehalten ist.

Am Motorgehäuse 15 ist ein Auslöser 16 angeordnet, mittels welchem der im Motorgehäuse 15 untergebrachte Elektromotor ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.

Auf die Gewindespindel 12 ist eine Mutter 13 aufgeschraubt, wobei zwischen Gewindespindel 12 und Mutter 13 ein sehr leichtgängiges Rollengewinde wirksam ist.

Die Mutter 13 ist zumindest im vorderen Bereich ihres Außen­ umfangs mit einem Außengewinde versehen, auf das eine aus einem ersten Konus 7 und einem zweiten Konus 6 bestehende Hülse aufgeschraubt ist. Zwischen Hülse 6, 7 und Mutter 13 ist ein Feingewinde wirksam, welches eine geringere Steigung als die Gewindespindel 12 aufweist und darüber hinaus zumin­ dest geringfügig schwergängiger als das zwischen Gewindespin­ del 12 und Mutter 13 wirksame Rollengewinde ist.

Die Hülse 6, 7 ist fest verbunden mit einem Kopplungsteil 1, welches als Hohlkörper ausgeführt ist, in dem die Werkzeug­ aufnahme 18, das Schraubwerkzeug 11 und die Hülse 6,7 ge­ führt sind. Die Verbindung zwischen Kopplungsteil 1 und Hülse 6, 7 ist derart ausgebildet, daß zumindest die wesent­ lichen Axialbewegungen des zweiten, äußeren Konus 6 in axia­ ler Richtung vom Kopplungsteil 1 mitvollzogen werden.

Am Außenumfang des Kopplungsteils 1 ist eine Halterung 19 für einen Schwenkarm 5 eines Zufuhrkanals sowie einen Zuführ­ schlauch 4 ausgebildet.

Der Schwenkarm 5 ist in der Halterung 19 gelenkig gelagert, so daß er aus einer Schraubenzufuhrposition in eine Warte­ position und umgekehrt verschwenkbar ist.

An dem der Hülse 6, 7 abgewandten Ende des Kopplungsteils 1 ist eine Spannbüchse 3 angeordnet, welche federnd aufweitbar ist, um auf diese Weise eine in der Spannbüchse 3 gehaltene Schraube 20 freizugeben.

In der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung ist der Schrau­ benkopf 21 zwischen Elementen der Spannbüchse 3 und dem Schraubwerkzeug 11 eingespannt und auf diese Weise in einer definierten Position fixiert.

Der genaue Aufbau desjenigen Bereichs des dargestellten Schraubautomaten, der die Hülse 6, 7, die Mutter 13 und die Gewindespindel 12 aufweist, wird nachfolgend unter Bezug­ nahme auf die Detailansicht gemäß Fig. 2a erläutert:
Aus Fig. 2a ist ersichtlich, daß der äußere Konus 6 mit über seinen Umfang geringfügig hinaus ragenden ersten Anschlag­ zapfen 22 versehen ist, welche in der in Fig. 2a gezeigten Betriebsstellung an Wandungen von Durchbrechungen 25 an­ schlagen, wobei die Durchbrechungen 25 in demjenigen Bereich des Kopplungsteils 1 ausgebildet sind, welcher den äußeren Konus 6 umgibt.

Das Kopplungsteil 1 erstreckt sich jedoch nicht nur in axia­ ler Richtung in den Bereich des äußeren Konus 6, sondern deutlich darüber hinaus, insbesondere bis zum O-Ring 23, wel­ cher im Bereich des motorseitigen Endes der Gewindespindel 12 angeordnet ist. Derjenige Bereich des Kopplungsteils 1, welcher radial außerhalb des ersten Konus 6, des zweiten Konus 7 sowie der Mutter 13 angeordnet ist, kann gleitver­ schieblich im Führungsrohr 2 bewegt werden.

An das motorseitige Ende des ersten und innenliegenden Konus 7 schließen sich Kugeln 8 an, welche auf ihrer dem Konus 7 abgewandten Seite an einem Zwischenring 9 anliegen, welcher die Mutter 13 und in einem kleinen Bereich auch den Konus 7 umgibt und mit über seinen Umfang hinaus ragenden zweiten An­ schlagzapfen 24 ausgestattet ist. Diese zweiten Anschlag­ zapfen ragen in zweite Ausnehmungen 26 hinein, welch& in einem Bereich des Kopplungsteils 1 ausgebildet sind, der den Zwischenring 9 umgibt.

Die Abmessungen der ersten und zweiten Anschlagzapfen 22, 24 sowie der ihnen zugeordneten Ausnehmungen 25, 26 sind so ge­ wählt, daß die Anschlagzapfen 22, 24 mit Spiel in den Ausneh­ mungen 25, 26 beweglich sind, wobei die zweiten Anschlag­ zapfen 24 in Richtung des Motors mehr Spiel haben als die Anschlagzapfen 22.

Das Kopplungsteil 1 ist an seinem motorseitigen Endbereich mit einem nach innen ragenden Anschlagring 27 versehen, wobei sich zwischen Anschlagring 27 und dem Zwischenring 9 Druckfedern 10 befinden.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß an dem spannbüchsensei­ tigen Ende des zweiten Konus 6 ein weiterer O-Ring 28 vorge­ sehen ist, welcher mit seiner dem zweiten Konus 6 abge­ wandten Seite an einem entsprechend ausgebildeten Vorsprung des Kopplungsteils 1 anliegt.

Bei der in Fig. 2a dargestellten Einschraubstellung des Schraubautomaten muß gewährleistet sein, daß ein Drehen des Schraubwerkzeugs ohne gleichzeitige Axialbewegung zwischen Schraubwerkzeug 11 und Spannbüchse 3 möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der erste Konus 7 in dieser Posi­ tion nicht in Eingriff mit dem zweiten Konus 6 befindet. Beim Übergang von der Grundstellung in die Einschraubstel­ lung geht das Lösen des Konus 7 vom Konus 6 folgendermaßen vor sich:
Zuerst wird die Mutter 13 durch eine Drehung der Gewindespin­ del 12 in Richtung des Motors in ihre in Fig. 2a dargestell­ te Position verfahren. Anschließend erfolgt eine Bewegung des Konus 7 und des Konus 6 und damit des Kopplungsteils- 1 aus der in Fig. 1 dargestellten Position in Richtung des Motors. Während dieser Bewegung wird die in Fig. 1 darge­ stellte Schraube 20 aus der Spannbüchse 3 herausgedrückt.

Kurz vor Beendigung dieser Bewegung schlägt das motorseitige Ende des Kopplungsteils 1 am O-Ring 23 an, wobei gleichzei­ tig die ersten Anschlagzapfen 22 zur Anlage an den Begren­ zungswänden der ersten Ausnehmungen 25 kommen, wie dies in Fig. 2a dargestellt ist. In dieser Position sind die zweiten Anschlagzapfen 24 in den ihnen zugeordneten Ausnehmungen 26 noch weiter in Richtung Motor entgegen der Federkraft der Federn 10 beweglich, so daß durch ein weiteres Drehen der Gewindespindel 12 eine weitere Bewegung des ersten, innen­ liegenden Konus 7 in Richtung des Motors bewirkt wird, wobei gleichzeitig jedoch eine entsprechende Bewegung des äußeren, zweiten Konus 6 gesperrt ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich der erste Konus 7 vom zweiten Konus 6 löst und ein Drehen der Gewindespindel 12 möglich wird, ohne daß sich das Kopplungsteil 1 in Axialrichtung bewegt.

Wenn die Drehrichtung der Gewindespindel 12 im folgenden umgedreht wird, um die Betriebsstellung gemäß Fig. 3 zu er­ reichen, wird zuerst die Mutter 13 gemeinsam mit dem ersten Konus 7 in Richtung der Spannbüchse 3, also auch in Richtung des zweiten Konus 6 verfahren, wodurch der erste Konus 7 am zweiten Konus 6 zur Anlage kommt. Dabei erfolgt ein Festklem­ men des ersten Konus 7 im zweiten Konus 6, so daß im Unter­ schied zu der in Fig. 2a dargestellten Einschraubstellung keine Relativ-Drehbewegung zwischen erstem Konus 7 und zwei­ tem Konus 6 möglich ist.

Wenn Konus 7 und Konus 6 miteinander in Eingriff sind, löst eine Drehbewegung der Gewindespindel 12 grundsätzlich immer eine Axialbewegung des Kopplungsteils 1 und damit der Spann­ büchse 3 aus.

Im folgenden wird ein Betriebszyklus eines erfindungsgemäßen Schraubautomaten unter Bezugnahme auf die Betriebsstellungen gemäß den Fig. 1 bis 4 erläutert:
In Fig. 1 ist die Grundstellung mit einer fest vorstehenden Schraube 20 gezeigt, wobei die fest vorstehende Schraube 20 durch das Schraubwerkzeug 11 in der Spannbüchse 3 gehalten ist. Die Mutter 13 befindet sich in ihrer hinteren Anschlag­ stellung, die Hülse 6, 7 in ihrer vorderen Anschlagstellung.

Durch Betätigung des Auslösers 16 wird die Gewindespindel 12 derart in Drehung versetzt, daß sich die Hülse 6, 7 in Rich­ tung des Motorgehäuses 15 bewegt, wobei durch die Drehung der Gewindespindel 12 gleichzeitig eine Drehung des Schraub­ werkzeugs 11 veranlaßt wird. Während dieses Vorgangs wird also unter gleichzeitiger Drehung der Schraube 20 die Spann­ büchse 3 gegenüber dem Schraubwerkzeug 11 zurückgezogen, bis schließlich der Schraubenkopf 21 freigegeben wird. Dann be­ findet sich der Schraubautomat in der Betriebsstellung gemäß Fig. 2, die der Einschraubstellung entspricht.

In dieser Einschraubstellung ist es - wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2a bereits erläutert wurde - möglich, die Schraube 20 weiterhin zu drehen, ohne gleichzeitig eine axiale Relativbewegung zwischen Spannbüchse 3 und Schraub­ werkzeug 11 zu bewirken.

In der in Fig. 2 dargestellten Einschraubstellung befinden sich sowohl Mutter 13 als auch Hülse 6, 7 in ihrer hinteren Anschlagstellung.

Nach Beendigung des Einschraubvorgangs wird die Drehrichtung der Gewindespindel 12 umgeschaltet, wodurch zuerst die Mut­ ter 13 in ihre vordere Anschlagstellung verfahren wird. Die Hülse 6, 7 verbleibt vorerst in ihrer hinteren Anschlagstel­ lung.

Durch die genannte Drehbewegung der Gewindespindel 12 wird erreicht, daß das Kopplungsteil 1 bzw. die Spannbüchse 3 nach vorne, weg vom Schraubwerkzeug 11 verfahren wird, was einem Zurückziehen des Schraubwerkzeugs 11 gegenüber der Spannbüchse 3 gleichkommt.

Das Schraubwerkzeug 11 wird dabei so weit zurückgezogen bzw. die Spannbüchse 3 wird dabei so weit nach vorne verschoben, daß der Schwenkarm 5 in den Bereich der Spannbüchse 3 ein­ schwenken kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Beim Verschieben der Spannbüchse 3 aus der in Fig. 2 darge­ stellten Position in die in Fig. 3 dargestellte Position wird folglich die Berührung zwischen Schraubwerkzeug 11 und Schwenkarm 5 aufgehoben, so daß der Schwenkarm 5 entspre­ chend seiner federnden Vorspannung in den Bereich der Spann­ büchse 3 einschwenken kann. Auf diese Weise wird es möglich, eine neue Schraube 29 zuzuführen.

Während des Zuführens der neuen Schraube 29 dreht die Gewin­ despindel mit unveränderter Drehrichtung weiter, wodurch ein Verfahren der Hülse 6, 7 in ihre vordere Anschlagstellung bewirkt wird, was einem weiteren Verschieben der Spannbüchse 3 gleichkommt. Dies bedingt eine bedeutsame Zeitersparnis, da die Relativposition zwischen Hülse 6, 7 und Mutter 13 nun­ mehr bereits der Grundstellung gemäß Fig. 1 entspricht und die Zeit zum Verfahren in diese Grundstellung dafür genutzt werden kann, eine neue Schraube 29 zuzuführen.

In der in Fig. 4 dargestellten Betriebsstellung, in der eine neue Schraube 29 zugeführt wurde, befinden sich sowohl Hülse 6, 7 als auch Mutter 13 in ihrer jeweils vorderen Anschlag­ stellung.

In dieser Position erfolgt wiederum automatisch eine Umkehr der Drehrichtung der Gewindespindel 12, die bewirkt, daß die Mutter 13 in ihre hintere Anschlagstellung gemäß Fig. 1 ver­ fahren wird, so daß die neue Schraube 29 nunmehr zwischen Schraubwerkzeug 11 und Spannbüchse 3 gehalten ist. In dieser Betriebsstellung, die der Grundstellung gemäß Fig. 1 ent­ spricht, kann ein neuer Schraubvorgang zum Einschrauben der Schraube 29 beginnen.

Beim Verfahren der Spannbüchse 3 gegenüber dem Schraubwerk­ zeug 11 aus der in Fig. 4 dargestellten Rückzugsstellung in die in Fig. 1 dargestellte Grundstellung erfolgt eine Be­ rührung zwischen Schraubwerkzeug 11 und Schwenkarm 5, welche letztlich dazu führt, daß der Schwenkarm 5 aus dem Bereich der Spannbüchse 3 in seine in Fig. 1 dargestellte Position herausgeschwenkt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Bereich der Spannbüchse 3 für das Schraubwerkzeug 11 frei zugänglich ist.

Bezüglich der vorstehend erläuterten Betriebsweise eines erfindungsgemäßen Schraubautomaten sei noch bemerkt, daß nach jeder Umkehr der Drehrichtung der Gewindespindel 12 zuerst eine Axialbewegung der Mutter 13 gemeinsam mit der Hülse 6, 7 erfolgt, bei der sich die Relativposition zwi­ schen Mutter 13 und Hülse 6, 7 nicht ändert, woraufhin an­ schließend eine Bewegung der Hülse 6, 7 gegenüber der Mutter 13 stattfindet, während welcher die Mutter 13 keine Axialbe­ wegung mehr ausführt. Diese Bewegungsabfolge wird dadurch er­ reicht, daß das Gewinde zwischen Gewindespindel 12 und Mut­ ter 13 leichtgängiger als das Gewinde zwischen Mutter 13 und Hülse 6, 7 ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Betriebsweisen beschränkt. Es lassen sich noch eine Vielzahl von anderen Ausführungsformen und Betriebsweisen realisieren.

Bezugszeichenliste

1

Kopplungsteil

2

Führungsrohr

3

Spannbüchse

4

Zuführschlauch

5

Schwenkarm

6

zweiter Konus

7

erster Konus

8

Kugeln

9

Zwischenring

10

Federn

11

Schraubwerkzeug

12

Gewindespindel

13

Mutter

14

Lagerstück

15

Motorgehäuse

16

Auslöser

17

Motorwelle

18

Werkzeugaufnahme

19

Halterung

20

Schraube

21

Schraubenkopf

22

erste Anschlagzapfen

23

O-Ring

24

zweite Anschlagzapfen

25

erste Ausnehmungen

26

zweite Ausnehmungen

27

Anschlagring

28

O-Ring

29

Schraube

Claims (27)

1. Schraubautomat, insbesondere Handschrauber, mit einem Schraubwerkzeug (11) und einer Spannbüchse (3) zum Hal­ ten einer fest vorstehenden Schraube (20, 29), bei dem das Schraubwerkzeug (11) mit einer Betätigungseinrich­ tung zur Erzeugung einer Drehbewegung und eines relativ zur Spannbüchse (3) erfolgenden Vorschubs des Schraub­ werkzeugs (11) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein drehend antreibbares und mit dem Schraubwerkzeug (11) verbundenes erstes Gewindeelement (12) sowie zumindest ein mit dem ersten Gewindeelement (12) in Wirkverbindung stehendes und mit der Spannbüchse (3) verbundenes zweites Gewindeelement (13) aufweist, wobei durch die Vorsehung von zwei unter­ schiedlichen Gewindesteigungen am ersten und/oder zwei­ ten Gewindeelement (12, 13) bei gleichbleibender Dreh­ zahl des ersten Gewindeelements (12) zwei unterschied­ liche Vorschubgeschwindigkeiten erzeugbar sind.

2. Schraubautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewindeelement als Gewindespindel (12) aus­ gebildet ist.

3. Schraubautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gewindeelement als Mutter (13) mit einem mit der Gewindespindel (12) zusammenwirkenden Innengewin­ de und einem Außengewinde ausgebildet ist, wobei das Außengewinde mit einem ein Innengewinde aufweisenden Hülsenelement (6, 7) zusammenwirkt, welches mit der Spannbüchse (3) verbunden ist.

4. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Vorschub zwischen Schraubwerkzeug (11) und Spannbüchse (3) durch ein Zurückziehen der Spann­ büchse (3) gegenüber dem Schraubwerkzeug (11) realisier­ bar ist.

5. Schraubautomat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Innengewindes der Mutter (13) eine größere Steigung als deren Außengewinde aufweist.

6. Schraubautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde der Mutter (13) in Zusammenwirkung mit dem Hülsenelement (6, 7) schwergängiger als das Innengewinde der Mutter (13) in Zusammenwirkung mit der Gewindespindel (12) ist.

7. Schraubautomat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (12) als leichtgängige Kugelspin­ del ausgeführt ist.

8. Schraubautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde der Mutter (13) als Feingewinde aus­ geführt ist.

9. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewindeelement (12) von einem über einen Akkumulator oder ein Versorgungsnetz gespeisten Elektro­ motor angetrieben ist.

10. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des ersten Gewindeelements (12) zumindest während der Wirkung des die geringere Steigung aufweisenden Gewindes regelbar ist.

11. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung zur Entkopplung der Drehbewegung des ersten Gewindeelements (12) von der dadurch erzeugten Vorschubbewegung vorgesehen ist.

12. Schraubautomat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung im Hülsenelement (6, 7) vorgesehen ist.

13. Schraubautomat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung mittels eines ersten Konus (7) und eines zweiten Konus (6) realisiert ist, deren Zusammen­ wirken aufhebbar ist.

14. Schraubautomat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Konus (7) mit einem das Innengewinde der Hülse (6, 7) aufweisenden Element fest verbunden ist oder mit dem Innengewinde der Hülse (6, 7) versehen ist.

15. Schraubautomat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Konus (6) mit der Spannbüchse (3) verbun­ den ist.

16. Schraubautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Mutter (13) und Hülse (6, 7) auswechselbar sind, um so verschiedenen Gewindesteigungen der zu verwendenden Schrauben (20, 29) Rechnung tragen zu können.

17. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenzuführung (4, 5) oder ein Schrauben­ magazin zur Einspeisung von Schrauben (20, 29) in die Spannbüchse (3) vorgesehen ist.

18. Schraubautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schraubenmagazin derart angekoppelt ist, daß durch ein Zurückziehen und nachfolgendes Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch ein Vorschieben und nachfol­ gendes Zurückziehen der Spannbüchse die Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin auslösbar ist.

19. Schraubautomat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenmagazin derart angekoppelt ist, daß durch das Zurückziehen und nachfolgende Vorschieben des Schraubwerkzeugs bzw. durch das Vorschieben und nachfol­ gende Zurückziehen der Spannbüchse ein Schraubenzufuhrka­ nal zum Zweck der Zuführung einer Schraube aus dem Schraubenmagazin freigebbar ist.

20. Schraubautomat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich der Schraubenzuführung (4, 5) als schwenkbarer Zufuhrkanal (5) ausgebildet ist.

21. Verfahren zum Betrieb eines Schraubautomaten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schraubwerkzeug (11) und Spannbüchse (3) relativ zueinander

• - aus einer Grundstellung (Fig. 1) in eine Einschraub­ stellung (Fig. 2),
• - aus der Einschraubstellung (Fig. 2) in eine erste Rückzugsstellung (Fig. 3),
• - aus der ersten Rückzugsstellung (Fig. 3), in eine zweite Rückzugsstellung (Fig. 4), und
• - aus der zweiten Rückzugsstellung (Fig. 4) in die Grundstellung (Fig. 1)
  bewegt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundstellung eine fest vorstehende Schraube (20, 29) in der Spannbüchse (3) gehalten ist, daß in der Einschraubstellung ein Festziehen der Schraube (20, 29) erfolgt und daß in der ersten Rückzugsstellung bzw. während der Bewegung von der ersten Rückzugsstellung in die zweite Rückzugsstellung ein Zuführen einer Schraube (20, 29) zur Spannbüchse (3) erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schraubautomat im Stillstand in seiner Grundstellung befindet.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Festziehen einer Schraube (20, 29) automa­ tisch eine Bewegung in die erste und zweite Rückzug­ stellung und schließlich wieder eine Bewegung in die Grundstellung erfolgt, in der der Schraubautomat zum Einschrauben einer weiteren festvorstehenden Schraube (20, 29) bereit ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß sich in der Grundstellung die Hülse (6, 7) in ihrer vorderen Anschlagstellung und die Mutter (13) in ihrer hinteren Anschlagstellung befinden,
daß sich in der Einschraubstellung die Hülse (6, 7) und die Mutter (13) in ihrer hinteren Anschlagstellung be­ finden,
daß sich in der ersten Rückzugsstellung die Hülse (6, 7) in ihrer hinteren Anschlagstellung und die Mutter (13) in ihrer vorderen Anschlagstellung befinden, und/oder daß sich in der zweiten Rückzugsstellung die Hülse (6, 7) und die Mutter (13) in ihrer vorderen Anschlagstel­ lung befinden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Grundstellung die Hülse (6, 7) schon etwas aus ihrer vorderen Anschlagstellung in Richtung ihrer hinteren Anschlagstellung bewegt hat, um auf diese Weise verschieden große Schraubenköpfe (21) definiert in der Spannbüchse (3) halten zu können.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einschraubstellung die Drehbewegung des ersten Gewindeelements (12) von der dadurch erzeugbaren Vorschubbewegung entkoppelt ist, so daß die Drehung einer Schraube (20, 29) ohne gleichzeitige Vorschub­ vewegung ermöglicht wird.