DE2813816B2

DE2813816B2 - Vorrichtung zum Einschrauben von kopflosen Schraubelementen

Info

Publication number: DE2813816B2
Application number: DE19782813816
Authority: DE
Inventors: Hans Christian Nordborg Petersen (Daenemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2813816A1; DE2813816C3; DK127379A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einschrauben von Kopflosen-Schraubelementen, bestehend aus einem Antriebszapfen, der mit einer Antriebswelle eines rechts- oder linksumiaufenden Antriebsmotors verbindbar ist, einem mit Gewinde versehenen, mit dem Antriebszapfen kuppelbaren Aufnahmeteil für das Schraubelement und einem Anschlagteil mit einer zum Werkstück hinweisenden Anschlagschulter (Widerlager) für das Schraubelement, wobei der Aufnahmeteil und der Anschlagteil relativ zueinander bewegbare Werkzeugteile sind.

Während man Muttern mit einer profilierten Um-

fangsfläche oder Schrauben mit einem profilierten Kopf verhältnismäßig leicht mit einem Mutternschlüssel oder einem Schraubenzieher verschrauben kann, bereitet dies bei kopflosen Schraubelementen die auch dort, wo das Werkzeug angreifen könnte, ein Gewinde besitzen, erhebliche Mühe. Hierzu gehören beispielsweise Gewindehülsen, die mit einem Außengewinde in ein Bauteil eingeschraubt werden, um mit ihrem Innengewinde ein weiteres Schraubelement aufzunehmen, Stiftschrauben, aw ein durchgehendes Gewinde oder je ein Gewinde an ihren beiden Enden aufweisen, und dergleichen mehr.

Um derartige Schraubelemente überhaupt handhaben zu können, hat man ihnen an der Stirnseite einen Schlitz gegeben, in den ein Schraubenzieher greifen konnte. Dies hatte aber zur Folge, daß das Gewinde im Schlitzbereich leicht beschädigt wurde, wodurch sich die spätere Brauchbarkeit des eingeschraubten Schraubelements stark vermindert.

Durch die DE-OS 2143182 ist eine Schraubkern ment-Einschraubvorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt geworden, bei der der Anschlagteil über "ine Freilaufkupplung mit einem gestellfesten äußeren Gehäuse kuppelbar ist. Solange das Schraubelement ins Werkstück eingeschraubt wird, arbeitet diese

>5 Kupplung im Freilauf. Nach der Drehrichtungsumkehr kuppelt sie den Anschlagteil unverdrehbar mit dem Gehäuse, so daß er das Schraubelement axial abstützt und gegen ein Verdrehen sichert, der Aufnahmeteil jedoch aus dem Eingriff mit dem Schraubelement gedreht werden kann. Die Freilaufkupplung enthält mehrere Wälzlager, deren Wälzkörper in der einen Drehrichtung in unsymmetrischen Vertiefungen ihrer Lagerringe frei drehbar und in der anderen Drehrichtung festklemm bar sind. Diese Ausbildung erfordert zahlreiche, einem hohen Verschleiß unterliegende, bewegliche Teile. Sodann ist zumindest für das Umschalten der Freilaufkupplung bei der Drehrichtungsumkehr von Vor- auf Rücklauf die Beibe-

haltung eines Reibschlusses zwischen Anschlagteil und Schraubelement erforderlich, der die Ausübung eines hohen Rückdrehmoments zumindest in einer längeren Anfangsphase des Rücklaufs auf das Schraubelement zur Folge hat. Hierbei besteht die Gefahr, daß das Schraubelement durch das Rückdrehmoment zumindest teilweise wieder gelöst wird.

Der Erfindung liegt daner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einen einfacheren und verschleißfesteren Aufbau hat, aber dennoch die Gefahr eines Lösens des Schraubelements beim Rückdrehen verringert.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) die beiden Werkzeugteile bilden ein Werkzeuggehäuse und einen darin längsverschiebbar angeordneten Kolben;

b) der Kolben ist belastbar durch das an einer Anschlagschulter (Widerlager) zur Anlage kommende Schraubelement, das eine Gewindehülse oder eine Stiftschraube sein kann;

c) in Belastungsrichtung ist dem Kolben ein mit Druckflüssigkeit gefüllter Druckraum nachgeordnet, der über ein bei wechselnder Drehrichtung des Antriebsmotors schaltbares Ventil mit einem Speicherraum verbindbar ist.

Bei dieser Ausbildung kommt man mit wenigen bewegten Teilen aus. Einem hohen Verschleiß unterliegende Klemmteile entfallen. Wenn das Ventil geschlossen ist, wird der Kolben beim Verschrauben des Schraubelements in Richtung auf den Druckraum bewegt, wodurch in diesem ein verhältnismäßig hoher Flüssigkeitsdruck entsteht, der das Schraubelement mit erheblicher Kraft an die Anschlagschulter bzw. das Widerlager zieht. Der Weg, den der Kolben für diesen Druckaufbau zurücklegen muß, hängt von der Art der Flüssigkeit und ihrer Kompressibilität ab; in der Regel handelt es sich nur um einen kleinen Bruchteil eines Millimeters. Durch einfache Betätigung des Ventils wL J der Druck im Druckraum sehr rasch abgebaut, die eine Reibung hervorrufenden Kräfte zwischen Schraubelement und Anschlagsch;Uter (Widerlager) entfallen. Die Vorrichtung kann ohne große Kräfte vom Schraubelement entfernt werden, so daß dieses seine Einschraublage sicher beibehält. Die Fixierung iiiit Hilfe einer Flüssigkeit hat den weiteren Vorteil, daß alle Toleranzen der Vorrichtung und am Schraubelement automatisch berücksichtigt werden.

Sodann kann das Volumen des Speicherraums veränderbar sein. Auf di&»e Weise kommt man ohne Belüftungsöffnung oder Ausgleichgas im Speicherraum aus.

Zum Einschrauben von Gewindehülsen empfiehlt es sich, wenn der Kolben eine vorn mit Außengewinde versehene Stange trägt, die durch eine vorn am Gehäuse vorgesehene Bohrung nach außen ragt, und wenn die Anschlagschulter durch die vordere Stirnfläche des Gehäuses gebildet ist.

Zum Einschrauben von Stiftschrauben empfiehlt es sich, wenn das Gehäuse vorn eine Bohrung mit Innengewinde aufweist und das Widerlager von der Stirnfläche des dahinter angeordneten Kolbens gebildet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das schaltbare Ventil ein vom Druck im Druckraum und gegebenenfalls einer Feder in Schließrichtung belastetes Verschlußstück auf, auf das in Öffnungsrichtung eine Schaltstange ein virkt. Insbesondere kann das Gehäuse zylindrisch sein und einen Ventileinsatz mit zentrischer Bohrung aufweisen, die eine zum Druckraum gerichtete Schulter als Ventilsite besitzt und in die von der anderen Seite her die Schaltstange eingreift. Eine solche Anordnung kann weitgehend konzentrisch verlaufen. Darüber hinaus kann der Ventileinsatz auch durch den Kolben gebildet sein.

Mit besonderem Vorteil trägt die Schaltstange am freien Ende ein gegenüber dem Gehäuse drehfest gehaltenes Endstück mit stirnseitiger Kurvenfläche, mit ίο der eine stirnseitige Kurvenfläche eines gegenüber dem Gehäuse um einen vorgegebenen Winkel drehbaren, axial festgehaltenen Betätigungseleinents zusammenwirkt. Auf diese Weise wird eine Drehbewegung des Betätigungselements in eine axiale Beweis gung der Schaltstange umgesetzt.

Dies ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn das drehbare Betätigungselement der Antriebszapfen ist und zwischen Betätigungselement und Gehäuse eine Totgang-Kupplung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann, sobald das Er- Is des Einschraubvorganges erreicht ist, z. B. wenn ein«; Drehmoment-Kupplung im Schrauber anspricht, das Betätigungselement selbsttätig relativ zum Gehäuse während des Totgangs mit sehr geringer Kraft in Gegenrichtung gedreht werden, wobei das Ventil sofort selbsttätig geöffnet wird. Nunmehr kann das Werkzeug im Rücklauf leicht vom Schraubelement abgenommen werden.

Günstig ist es ferner, wenn der Speicherraum einjo seitig durch eine elastisch nachgiebige Wand begrenzt ist. Dies stellt sicher, daß eine einmalige Flüssigkeitsfüllung für eine lange Lebensdauer ausreicht, da eventuelle Verluste durch eine entsprechende Wanderung der Wand kompensiert werden. Die Vorrichtung kann in beliebigen Arbeitsrichtungen verwendet werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß Luft in den Druckraum eindringt.

Die Erfindung wird nachstehend arhanri in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 2 eine mit dieser Vorrichtung in ein Werkstück eingeschraubte Gewindehülse,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1, und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung.

Ein Gehäuse 1 ist zylindrisch ausgebildet und weist

im Innern einen Kolben 2 auf. Ein Einlagekeil 3 verhindert eine Drehung des Kolbens 2 im Gehäuse 1. Der Kolben 2 ist mit einer Stange 4 verbunden, die vorn ein Außengewinde 5 zur zeitweiligen Aufnahme eines Schraubelements 6, hier in der Form einer Gewindehülse, trägt. Die Stange 4 durchsetzt eine Bohrung 7 am vorderen Ende des Gehäuses, das die Form einer Tülle 8 hat und dessen vordere Stirnseite einen Anschlagteil 9 bildet.

Zwischen den Kolben 2 und dem unteren Ende des

Gehäusehohlraums ist ein Druckraum 10 vorgesehen, der durch Dichtungen Ii und 12 abgedichtet ist. In diesem Druckraum ist eine Rückstellfeder 13 angeordnet, die sich einerseits am Kolben 2 und andererseits an einer Platte 14 abstützt. Der Druckraum 10 ist über einen «anal 15 und ein schaltbares Ventil 16 mit einem Speicherraum 17 verbunden. Diese Hohlräume sind mit einer Flüssigkeit, z. B. öl, gefüllt. Der Speicherraum 17 ist durch eine elastisch nachgie-

bige Wand 18, hier ein durch eine Feder 19 belasteter Kolben, begrenzt, so daß Flüssigkeitsverluste kompensiert und Änderungen in der Größe der Hohlräume ausgeglichen werden können, ohne daß Luft in den Druckraum 10 tritt.

Das schaltbare Ventil 16 weist ein Verschlußstück

20 in Form einer Kugel auf, die mit einem Ventilsitz

21 in Form einer Schulter zusammenwirkt und in Schließrichtung durch eine Feder 22 belastet ist. In Schließrichtung wirkt auch der Druck im Druckraum 10. Zum Offnen ist eine Schaltstange 23 vorgesehen, die in der Achse des Gehäuses 1 verläuft und axial nach unten verschoben werden kann. Sie ist am oberen Ende über einen Querstift 24 mit einem Endstück 25 verbunden, das ebenfalls von der Feder 19 belastet ist und stirnseitig eine Kurvenfläche 26, hier eine einfache Schrägfläche, trägt. Der Querstift 24 greift in einen Längsschlitz 27 eines gehäusefesten Einsatzes ZV, so daß das Endstück 25 drehfest, aber axial verschieblich, im Gehäuse gehalten ist. Mit der Kurvenfläche 26 wirkt die Kurvenfläche 29, hier ebenfalls eine einfache Schrägfläche, eines drehbaren Betätigungselements 30 zusammen, das die Form eines Zapfens hat, der in das Spannfutter eines automatischen Schraubers eingespannt werden kann. Dieses Betätigungselement wird von einem Querstift 31 durchsetzt, der mit seinen beiden Enden in je einen Umfangsschlitz 32 des Einsatzes 28 greift. Dieses Betätigungselement 30 ist daher axial gegenüber dem Gehäuse 1 festgehalten, kann sich aber um einen Winkel entsprechend der Umfangsweite der Schlitze 32 relativ dazu drehen. Bei einer solchen Drehbewegung ergibt sich eine Axialverschiebung der Schaltstange 23.

Der Querstift 31 bildet mit den Umfangsschlitzen 32 eine Totgang-Kupplung, bei der in der in Fig. 3 gezeigten Einschraublage das Betätigungselement 30 über den Querstift 31 das Gehäuse 1 mitnimmt, aber zum öffnen des Ventils 16 relativ zum Einsatz 28 rückdrehbar ist und bei weiterer Rückwärtsdrehung das Gehäuse 1 in Gegenrichtung mitnimmt.

Zum Einschrauben des Schraubelements 6 in ein

Innengewinde 33 eines Werkstücks 34 wird daher so vorgegangen, daß die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung mit dem Betätigungselement 30 in einen Schrauber eingespannt wird. Beim Hinlauf (Pfeil H in ι Fig. 3) des Schraubers wird das mit geringer Kraft gegen Drehung gesicherte Schraubelement 6 zunächst auf das Gewinde 5 aufgeschraubt, bis es an der Anschlagschulter 9 unter Kraft anliegt. Anschließend wird mit der gleichen Drehrichtung das Schraubelein ment 6 in das Innengewinde 33 eingeschraubt, bis die Endlage erreicht ist und z. B. eine Drehmoment-Kupplung im Schrauber anspricht. Durch Rückdrehung des Betätigungselements 30 öffnet das Ventil 16. Nunmehr läßt sich im Rücklauf (Pfeil R in Fig. 3)

i) das Gewinde 5 ohne größere Kraft aus dem Schraubelement 6 herausschrauben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 dient die Vorrichtung zum Einschrauben von Stiftschrauben Ϊ5, die an beiden Enden mit einem Uewinde 36 versehen sind. Diese Vorrichtung ist im oberen Teil genauso ausgeführt, wie diejenige in Fig. 1; insoweit werden auch dieselben Bezugszeichen benutzt.

Bei dieser Ausführungsform ist am vorderen Ende des Gehäuses 37 ein Innengewinde 38 vorgesehen.

Ein Widerlager 39 wird durch einen Kolben 40 gebildet. Das schaltbare Ventil ist in einem Ventileinsatz 41 untergebracht, der zwischen sich und dem Kolben 40 einen Druckraum 42 bildet. Dieser ist über das Ventil 16 mit dem Speicherraum 17 verbunden.

jo Bei dieser Konstruktion wird das Gehäuse 37 auf das Gewinde 36 der Stiftschraube 35 geschraubt, bis diese am Widerlager 39 anliegt. Durch eine geringfügige Bewegung des Kolbens 40 wird ein ausreichend großer Druck im Druckraum 42 erzeugt, um die Stift-

J5 schraube 35 reibungsschlüssig am Kolben 40 festzuhalten. Alsdann kann sie in die Arbeitsbohrung des Werkstücks geschraubt werden. Wird nun das Ventil 16 durch Relativdrehung zwischen dem Betätigungselement 30 und dem Endstück 25 geöffnet, kann die Vorrichtung durch Rückdrehung ohne größere Kräfte von der festgeschraubten Stiftschraube 35 gelöst werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einschrauben von Kopflosen-Schraubelementen, bestehend aus einem Antriebszapfen, der mit einer Abtriebswelle eines rechts- oder linksumlaufenden Antriebsmotors verbindbar ist, einem mit Gewinde versehenen, mit dem Antriebszapfen kuppelbaren Aufnahmeteil für das Schraubelement und einem Anschlagteil mit einer zum Werkstück hinweisenden Anschlagschulter (Widerlager) für das Schraubelement, wobei der Aufnahmeteil und der Anschlagteil relativ zueinander bewegbare Werkzeugteile sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die beiden Werkzeugteile bilden ein Werkzeuggehäuse (1; 37) und einen darin längsverschiebbar angeordneten Kolben (2; 40);

b) der Kolben (2; 40) ist belastbar durch das an einer Anschiagschuiter (9; 39) (Widerlager) zur Anlage kommende Schraubelement, das eine Gewindehülse oder eine Stiftschraube sein kann;

c) in Belastungseinrichtung ist dem Kolben (2; 40) ein mit Druckflüssigkeit gefüllter Druckraum (10; 42) nachgeordnet, der über ein bei wechselnder Drehrichtung des Antriebsmotors schaltbares Ventil (16) mit einem Speicherraum (17) verbindbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vo!"men des Speicherraumes (17) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anscruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß uer Kolben (2) eine vorn mit Außengewinde (5) versehene Stange (4) trägt, die durch eine vorn am Gehäuse (1) vorgesehene Bohrung (T) nach außen ragt, und daß die Anschlagschulter (9) durch die vordere Stirnfläche des Gehäuses gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (37) vcrn eine Bohrung mit Innengewinde (38) aufweist und das Widerlager (39) von der Stirnfläche des dahinter angeordneten Kolbens (40) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schaltbare Ventil (16) ein vom Druck im Druckraum (10; 42) und gegebenenfalls einer Feder (22) in Schließrichtung belastetes Verschlußstück (20) aufweist, auf das in Öffnungsrichtung eine Schaltstange (23) einwirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1; 37) zylindrisch ist und einen Ventileinsatz (2; 41) mit zentrischer Bohrung aufweist, die eine zum Druckraum (10; 42) gerichtete Schulter (21) als Ventilsitz besitzt und in die von der anderen Seite her die Schaltstange (23) eingreift.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und S, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventileinsatz (2) durch den Kolben gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (23) am freien Ende ein gegenüber dem Gehäuse (1) drehfest gehaltenes Endstück (25) mit stirnseitiger Kurvenfläche (26) trägt, mit der eine stirnseitige Kurvenfläche (29) eines gegenüber dem

Gehäuse um einen vorgegebenen Winkel drehbaren, axial festgehaltenen Betätigungselements (30) zusammenwirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Betätigungselement (30) der Antriebszapfen ist und zwischen Betätigungselement und Gehäuse (1, 37) eine Totgang-Kupplung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (17) einseitig durch eine elastisch nachgiebige Wand (18) begrenzt ist.