-
Antriebseinrichtung
-
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einem Abtriebsorgan.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung
zu schaffen, die einem Abtriebsorgan eine Axialbewegung und daran anschliessend
für sich oder zusätzlich zur Axialbewegung eine Drehbewegung vermittelt.
-
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Abtriebsorgan
durch Einwirkung einer Axialkraft eine Axialbewegung ausführt und nach Zurücklegung
eines vorbestimmten Axialweges zumindest eine Drehbewegung ausführt, wobei das Abtriebsorgan
über eine wendelartige Verbindung mit einem Druckkörper, auf den eine Axialkraft
einwirkt, verbunden ist.
Der zuerst auftretenden Axialbewegung des
Abtriebsorgans kann auch eine Drehbewegung überlagert werden. Ebenso ist es möglich,
der im zweiten Schritt auftretenden Drehbewegung eine Axialbewegung zu überlagern.
Die vom Abtriebsorgan abgegebene Energie kann entweder durch Muskelkraft oder durch
einen technischen Energiespender, wie Hammer, Feder oder Druckmedium, aufgebracht
werden.
-
Der Uebergang vom ersten in den zweiten Schritt wird durch Abbremsen
des Abtriebsorgans nach Zurücklegen eines vorbestimmten Axialweges des letzteren
gesteuert. Das Abbremsen des Abtriebsorgans kann durch entsprechende Bremsmittel,
wie Puffer und dergleichen, geräteseitig erfolgen. Beim Bremsen des Abtriebsorgans
setzt der mit dem Abtriebsorgan axial mitbewegte Druckkörper durch seine kinetische
Energie seine Axialbewegung relativ zum Abtriebsorgan fort, wodurch es aufgrund
der wendelartigen Verbindung dieser Teile zur Drehbewegung des Abtriebsorgans kommt.
-
Mit Vorzug weist das Abtriebsorgan eine den Druckkörper tragende Spindel
auf, wobei die den Druckkörper überragende freie Länge der Spindel die Länge des
vorbestimmten Axialweges übersteigt. Die Spindel trägt ein die wendelartige Verbindung
zum Druckkörper herstellendes Steiigewinde. In Ausgangsstellung der Antriebseinrichtung
überragt die Spindel den Druckkörper in Richtung der Axialbewegung, wobei der in
Bewegungsrichtung weisende Endabschnitt des Abtriebsorgans gegenüber einem Gerätekörper
der Antriebseinrichtung radial geführt ist. Die zwischen Druckkörper und dieser
Führung liegende freie Länge der Spindel erlaubt nach der gemeinsamen Axialbewegung
von Abtriebsorgan und Druckkörper die voran beschriebene axiale Relativbewegung
des Druckkörpers, um die Drehbewegung des Abtriebsorgans zu bewirken.
-
Mit Vorteil weist das der Axialbewegung des Abtriebsorgans entgegengesetzte
Ende der Spindel einen die Axialbewegung des Druckkörpers entgegen dem Abtriebsorgan
begrenzenden Anschlag auf. Der Anschlag kann beispielsweise als den Druckkörper
hinterseitig
abstützender Kopf ausgebildet sein. Durch den Anschlag wird sichergestellt, dass
bei Axialbewegung des Abtriebsorgans zwangsläufig auch der Druckkörper eine gleiche
Axialbewegung ausführt. Ein weiterer Vorteil des Anschlages ist auch dessen Mitnahme
funktion für das Zurückführen des Abtriebsorgans in die Ausgangsstellung. So ist
es möglich, lediglich durch Angriff am Druckkörper diesen und das Abtriebsorgan
in Ausgangsstellung zu bringen.
-
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der Druckkörper in
einer Führungsbüchse drehschlüssig und axial verschiebbar gelagert. Dieserart wird
für den Druckkörper ein dessen Drehbewegung zumindest bremsender Gegenhalt geschaffen,
so dass es zu der voran beschriebenen Umsetzung der relativen Axialbewegung des
Druckkörpers in eine Drehbewegung des Abtriebsorgans kommt.
-
Zweckmässig ist die Führungsbüchse in einem Aufnahmekörper angeordnet.
Die Führungsbüchse sitzt dabei drehfest oder in Drehrichtung gebremst im Aufnahmekörper,
der seinerseits unverdrehbar in einem diesen umgebenden Gerätekörper gelagert ist.
In dem die Führungsbüchse aufnehmenden Bereich ist der Aufnahmekörper im wesentlichen
rohrförmig gestaltet. Zur Erzielung einer drehfesten Verbindung zwischen Führungsbüchse
und Aufnahmekörper können diese Teile als einstückige Einheit ausgebildet sein.
-
Nach ausgeführter Abtriebsbewegung befinden sich das Abtriebsorgan
und der Druckkörper in einer vorderen Position im Aufnahmekörper und in der Führungsbüchse.
Um das Abtriebsorgan und den Druckkörper wieder in Ausgangsstellung zu bringen,
sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Aufnahmekörper und die Führungsbüchse
gegenüber einem in die Bewegungsbahn des Druckkörpers ragenden Rückführorgan verschiebbar.
Das Rückführorgan ist beispielsweise als im Gerätekörper festgelegter, normal zur
Axialerstreckung des Abtriebsorgans gerichteter Bolzen ausgebildet. Der Bolzen
durchragt
einen Axialschlitz im Aufnahmekörper, so dass dieser auch gleichzeitig gegen Verdrehen
im Gerätekörper gesichert ist. Durch Vorziehen des Aufnahmekörpers und der Führungsbüchse
wird der vom Rückführorgan unterfasste Druckkörper und mit diesem das Abtriebsorgan
im Aufnahmekörper in Ausgangsstellung verschoben. Durch anschliessendes Zurückstossen
des Aufnahmekörpers nach hinten erlangt die Antriebseinrichtung insgesamt die Ausgangsstellung.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die auf das Abtriebsorgan
und den Druckkörper einwirkende Axialkraft von einem das Abtriebsorgan und den Druckkörper
beaufschlagenden Druckmedium erzeugt. Als Druckmedium eignen sich beispielsweise
durch Explosionskraft hochgespannte Gase oder Druckluft im besonderen. Bei Verwendung
von Druckluft ist es auch möglich, die Rückführung des Abtriebsorgans und des Druckkörpers
in Ausgangsstellung durch entsprechende pneumatische Steuerung zu bewerkstelligen.
Explosionskraft zur Erzielung hochgespannter Gase wird beispielsweise durch Pulvertreibladungen
bereitgestellt, wobei ein besonderer Vorteil darin liegt, dass unabhängig von Energienetzen
gearbeitet werden kann.
-
Das Druckmedium wirkt direkt auf das Abtriebsorgan ein, wobei es auch
möglich ist, gleichzeitig den Druckkörper zu beaufschlagen. Bei gleichzeitiger Beaufschlagung
des Druckkörpers mit Druckmedium ist durch entsprechende Wahl der Masseverhältnisse
zwischen Abtriebsorgan und Druckkörper bzw entsprechendes Grössenverhältnis der
vom Druckmedium beaufschlagten Wirkflächen ein Voreilen des Druckkörpers gegenüber
dem Abtriebsorgan erzielbar. Dies führt zu einem steten Drehen des Abtriebsorgans.
-
Die erfindungsgemässe Antriebseinrichtung eignet sich in bevorzugter
Weise für Geräte zum Setzen von Befestigungselementen. So findet die Antriebseinrichtung
gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung Verwendung für ein Schraubgerät, wobei
das Abtriebsorgan mit Vorteil als Schraubenzieherklinge ausgebildet ist. Gegenüber
bekannten Antriebseinrichtungen,
welche einzudrehenden Schrauben
nur ein Drehmoment vermitteln, erteilt die erfindgungsgemässe Antriebseinrichtung
in Form eines Schraubgerätes den Schrauben auch Axialbewegung. Dadurch können beispielsweise
selbstbohrende Schrauben verarbeitet werden, ohne dass von der Bedienungsperson
selbst mühsam die erforderliche Axialkraft aufgebracht werden muss.
-
Die Schraubenzieherklinge kann über herkömmliche, mit genormten Standardschrauben
in Eingriff tretende Mitnehmer verfügen. Für bestimmte Einsatzfälle, wie beispielsweise
das Verschrauben von Blechen, eignen sich für die erfindungsgemässe Krafteinleitung
von der Antriebseinrichtung auf die Schrauben sägezahnförmige Mitnehmer und eine
in Achsrichtung auf das Zentrum der Schrauben einwirkende Stirnfläche zur Uebertragung
hoher Axialkräfte.
-
Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Antriebseinrichtung als
Schraubgerät, wie beispielsweise zum Verschrauben von Blechen, wird durch den ersten
Setzschritt die Schraube mit der Spitze vom Abtriebsorgan durch die Bleche gestossen,
worauf im zweiten Setzschritt unter Drehung die Schraube festgezogen wird. Der gesamte
Setzvorgang erfolgt in direkter und kurzer Abfolge und dauert insgesamt nur einen
Bruchteil einer Sekunde. Anstelle eines geräteseitigen Puffers kann bei dieser Anwendung
die Schraube in Verbindung mit dem Aufnahmematerial die Abbremsfunktion übernehmen,
indem der sich beim Setzvorgang vergrössernde Eindringwiderstand der Axialbewegung
des Abtriebsorgans zunehmend entgegenwirkt.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
einer als Schraubgerät ausgebildeten Antriebseinrichtung im Längsschnitt und in
Ausgangsstellung zeigt, näher erläutert.
-
Das Antriebsgerät verfügt über ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Abtriebsorgan
in Form einer Schraubenzieherklinge. Das Abtriebsorgan 1 trägt am schraubrichtungsseitigen
Ende Mitnehmer 2 für Schrauben mit Kreuzschlitz und weist eine Spindel
3
mit einem Steilgewinde 4 auf. Der Steigungssinn des Steilgewindes 4 ist gegenläufig
zum Steigungssinn der zu setzenden Schrauben. Hinterseitig sitzt auf der Spindel
3 ein Anschlag 5 in Form einer Kappe fest.
-
Auf dem hinteren Bereich der Spindel 3 sitzt unter Gewindeeingriff
ein insgesamt mit 6 bezeichneter Druckkörper. Letzterer stützt sich nach hinten
an dem Anschlag 5 ab und ragt mit einem Hals 7 in eine Druckkammer 8 eines insgesamt
mit 9 bezeichneten Kartuschenlagers. Entlüftungsbohrungen 11 im Druckkörper 6 erlauben
den freien Eintritt des Anschlags 5 in den Druckkörper 6. Der Druckkörper 6 verfügt
ferner über zwei einander radial diametral gegenüberliegende Nasen 12 und ist entlang
einer insgesamt mit 13 bezeichneten Führungsbüchse verschiebbar. Dabei ragen die
Nasen 12 drehschlüssig in Längsschlitze 14 der Führungsbüchse 13 ein. Durch einen
Reibring 15, der sich gegen die Innenwandung der Führungsbüchse 13 abstützt, wird
der Druckkörper 6 an freiem Verschieben nach vorne gehindert.
-
Die im wesentlichen aus zwei Halbschalen bestehende Führungsbüchse
13 ist von einem insgesamt mit 16 bezeichneten Aufnahmekörper ummantelt. In diesen
ist hinterseitig das Kartuschenlager 9 und vorderseitig ein Mündungsrohr 17 eingeschraubt.
-
Zwischen dem hinteren und dem vorderen Endabschnitt weist der Aufnahmekörper
16 Längsschlitze 18 auf, die sich mit den Längsschlitzen 14 in der Führungsbüchse
13 decken. Am Mündungsrohr 17 stützt sich innenseitig ein elastischer Puffer 19
ab, an dem wiederum nach vorne die Führungsbüchse 13 aufsteht. Einfachheitshalber
ist es möglich, Führungsbüchse 13 und Aufnahmekörper 16 als einteilige Einheit auszubilden.
-
Ein als Gehäuse ausgebildeter Gerätekörper 21 trägt axial verschieblich
den Aufnahmekörper 16. Zwei im Gerätekörper 21 sitzende bolzenförmige Rückführorgane
22 ragen durch die Längsschlitze 14, 18 in die Bewegungsbahn des Druckkörpers 6.
Das
Kartuschenlager 9 weist eine Ladeöffnung 23 für jeweils eine Kartusche auf. Die
Ladeöffnung 23 mündet über einen Verbindungskanal 24 in die Druckkammer 8.
-
Der Gerätekörper 21 trägt hinterseitig eine insgesamt mit 25 bezeichnete
Verschlusskappe. In dieser ist axial verschieblich ein insgesamt mit 26 bezeichneter
Zündstift gelagert.
-
Die Achse des Zündstiftes 26 liegt in der Projektion der Ladeöffnung
23. Durch Beaufschlagen eines nach hinten überragenden Schlagzapfens 27 wird der
Zündstift 26 gegen die Kraft eines Federpaketes 28 mit einer Zündnase 29 zur Ladeöffnung
23 hin in Zündposition verschoben. Aus Sicherheitsgründen wird das Kartuschenlager
9 in Ruhestellung der Antriebseinrichtung in gezeigtem Abstand zur Verschlusskappe
25 gehalten, so dass die Zündnase 29 die Kartusche nicht erreichen kann. Dieser
Sicherheitsabstand wird durch eine Kugel 31 und eine Druckfeder 32 in der Verschlusskappe
25 gewährleistet. Die Druckfeder 32 stützt sich nach hinten an einer Ringscheibe
33 ab. Zum Zuführen neuer Kartuschen bzw Auswerfen der Kartuschenhülse gezündeter
Kartuschen ist im Gerätekörper 21 ein Querkanal 34 vorgesehen. Grundsätzlich ist
es auch möglich, die Kartuschen in einem Ladestreifen magaziniert zuzuführen.
-
Für den Verwendungseinsatz wird in das Mündungsrohr 17 von vorne eine
Schraube eingesetzt. Die Antriebseinrichtung wird anschliessend mit dem Mündungsrohr
17 an der Befestigungsstelle gegen das Aufnahmematerial gedrückt, wodurch das Kartuschenlager
9 und die Verschlusskappe 25 in Berührungskontakt gelangen. Nach dem anschliessenden
Zünden einer Kartusche wirkt deren Explosionsdruck in der Druckkammer 8 auf die
hinteren Stirnseiten des Druckkörpers 6 und des Abtriebsorgans 1. Das Abtriebsorgan
1 wird somit nach vorne gegen die Schraube beschleunigt und schlägt diese teilweise
in das Aufnahmematerial ein. Die Axialbewegung des Abtriebsorgans 1 wird dadurch
eingebremst, wodurch der zuvor mit dem Abtriebsorgan 1 mitlaufende Druckkörper 6
relativ zur Spindel 3 aufgrund der kinetischen Energie nach vorne weiterläuft. Der
Eingriff
der Nasen 12 in den Längsschlitzen 14 unterbindet ein Drehen des Druckkörpers 6,
so dass aufgrund des Steilgewindes 4 das Abtriebsorgan 1 zum völligen Eindrehen
der Schraube gedreht wird. Der Druckkörper 6 läuft sodann am Puffer 19 auf.
-
Nach erfolgtem Setzvorgang werden das Abtriebsorgan 1 und der Druckkörper
6 wieder in die gezeigte Ausgangsstellung gebracht, indem über das Mündungsrohr
17 der Aufnahmekörper 16 mit der Führungsbüchse 13 nach vorne aus dem Gerätekörper
21 gezogen wird. Vordere, durch die Nasen 12 gebildete Schultern des Druckkörpers
6 stützen sich dabei an den Rückführorganen 22 ab, so dass der Druckkörper 6 und
mit diesem dank des Anschlages 5 auch das Abtriebsorgan 1 im Aufnahmekörper 16 nach
hinten gelangen. Der Reibring 15 hält den Druckkörper 6 in dieser Position. Alsdann
wird über das Mündungsrohr 17 der Aufnahmekörper 16 mit den diesem zugeordneten
Teilen im Gerätekörper 21 in die gezeigte Ausgangsstellung zurückgeschoben.