DE3529773A1 - Schraubvorrichtung zum anschrauben von verschlussdeckeln an spundloechern von faessern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubvorrichtung zum Anschrauben und/oder Abschrauben von Verschlußdeckeln an den Spundlöchern von Fässern, mit einem Zentrier­ ring und einem koaxial in dem Zentrierring gelager­ ten, in axialer Richtung relativ zu dem Zentrierring verschiebbaren Schraubwerkzeug, das mit einem Drehan­ trieb verbunden ist, wobei der Zentrierring beweglich an einem Tragrahmen gelagert ist, der seinerseits vertikal heb- und absenkbar über dem Standplatz des Fasses angeordnet ist.

Ein Problem bei derartigen Schraubvorrichtungen be­ steht darin, das Schraubwerkzeug genau auf das Gewin­ de des Spundloches auszurichten, damit die Deckel nicht schief aufgeschraubt werden oder während des Schraubvorganges Zwängungen auftreten, die das Gewin­ de am Spundloch oder Deckel beschädigen. Solche Zwän­ gungen müssen insbesondere vermieden werden, wenn die Deckel und/oder Schraubgewinde am Spundloch aus Kunst­ stoff bestehen oder mit antikorrosiven Überzügen be­ schichtet sind, die nicht beschädigt werden dürfen. Erschwert wird das Ausrichten des Schraubwerkzeuges dadurch, daß die Faßdeckel, in welchen sich die Spund­ löcher befinden, sich konkav ausgewölbt oder konvex eingewölbt sind. Diese unterschiedlichen Wölbungen des Faßdeckels verschwenken die Achse des Schraubge­ windes des Spundloches um verhältnismäßig große Win­ kel, die beim Ausrichten der Schraubvorrichtung ausge­ glichen werden müssen.

Bei einer nach dem Stande der Technik (EPÜ-PS 00 65 180 ) bekannten Schraubvorrichtung der angege­ benen Art ist der Zentrierring über Federbolzen an dem Tragrahmen abgestützt und kann beim Absenken des Tragrahmens unter Verformung der Federn der Feder­ bolzen in gewissem Umfange auf das Spundloch ausge­ richtet werden, und zwar sowohl im Hinblick auf das Zentrum des Spundloches als auch im Hinblick auf die Neigung der Achse des Schraubgewindes des Spund­ loches. Bei dieser Ausrichtung des Zentrierringes wird natürlich auch das in dem Zentrierring gelagerte Schraubwerkzeug auf die Achse des Spundloches ausge­ richtet. Damit die Anpassungsbewegungen des Schraub­ werkzeuges nicht von dem mit dem Tragrahmen starr verbundenen Drehantrieb behindert werden, ist zwi­ schen dem Drehantrieb und dem Schraubwerkzeug ein doppeltes Kreuzgelenk vorgesehen.

Diese nach dem Stande der Technik bekannte Konstruk­ tion hat Nachteile in verschiedener Hinsicht. Die Federbolzen und das doppelte Kreuzgelenk belassen dem Zentrierring nur ein verhältnismäßig geringes Spiel, insbesondere was die Winkelbeweglichkeit in Bezug auf die Achse des Schraubge­ windes angeht. Aus diesem Grunde können nur verhält­ nismäßig kleine Lageabweichungen zuverlässig ausge­ glichen werden. Falls größere Lageabweichungen vor­ handen sind, arbeitet die Schraubvorrichtung nicht mehr zuverlässig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei den Anpaßbewegungen des Zentrierringes und während des Schraubvorganges verhältnismäßig große Federkräfte überwunden werden müssen, die sich wäh­ rend des Schraubvorganges verändern und über den Zen­ trierring an dem Faßdeckel bzw. dem Spundlochkragen abgestützt werden müssen. Diese Kräfte nehmen mit der Größe der Auslenkung zu. Bei der Abstützung dieser verhältnismäßig großen Kräfte an dem Faß kann es zu Beschädigungen im Bereich des Spundloches kommen. Außerdem ist es bei der vorbekannten Schraubvorrich­ tung praktisch unmöglich, den beim Schraubvorgang zu­ rückgelegten axialen Verschiebeweg auf ein vorge­ gebenes Maß zu begrenzen, weil beim Beginn des Schraubvorganges die Lage des Schraubwerkzeuges rela­ tiv zu dem Zentrierring nicht exakt definiert ist und von Zufälligkeiten abhängig ist. Schließlich ist nach­ teilig, daß das zwischen dem Schraubkopf und dem Drehantrieb angeordnete Doppelkreuzgelenk eine gleich­ mäßige Übertragung des Drehmomentes nicht zuläßt. Dies ist insbesondere beim Festschrauben der Deckel­ verschlüsse nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schraubvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubil­ den, daß sie große Anpassungsbewegungen sowohl im Hinblick auf das Zentrum des Spundloches als auch im Hinblick auf die räumliche Lage der Achse des Schraub­ gewindes ausführen kann und winkelbewegliche Gelenke zwischen dem Schraubkopf und dem Drehantrieb nicht erforderlich sind. Außerdem soll der während des Schraubvorganges von dem Schraubwerkzeug zurückgeleg­ te axiale Verschiebeweg auf ein vorgegebenes Maß fest­ legbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung aus­ gehend von einer Schraubvorrichtung der eingangs ge­ nannten Art vor, daß der Zentrierring sowie das Schraubwerkzeug und dessen Drehantrieb zu einer insge­ samt verschwenkbaren Baueinheit zusammengefaßt sind, die mittels einer Gelenkkugel allseitig verschwenkbar an dem Tragrahmen gelagert ist, der seinerseits auf einem Kreuzschlitten in horizontaler Ebene allseitig verschiebbar ist, wobei das Schraubwerkzeug zu seiner axialen Verschiebung mit einer in der Baueinheit ange­ ordneten Verschiebeeinrichtung verbunden ist.

Die Zusammenfassung des Zentrierringes, des Schraub­ werkzeuges, des Drehantriebes und der Verschiebeein­ richtung für das Schraubwerkzeug zu einer insgesamt verschwenkbaren Baueinheit und die Lagerung dieser Baueinheit allseitig schwenkbar in einer Gelenkkugel an dem in horizontaler Ebene schwimmend gelagerten Rahmen ermöglichen es, die gesamte Baueinheit im Hin­ blick auf das Spundloch auszurichten, ohne daß hier­ bei elastische Rückstellkräfte überwunden werden müs­ sen und ohne daß die Verschiebe- und Schwenkwege eng begrenzt sind. Durch die Anordnung des Schraubwerkzeu­ ges und des Drehantriebes in der insgesamt verschwenk­ baren Baueinheit wird zwischen dem Drehantrieb und dem Schraubwerkzeug kein Kreuzgelenk benötigt, so daß das Schraubwerkzeug stets mit gleichem Drehmoment arbeitet. Außerdem kann in besonders vorteilhafter Weise an der Verschiebeeinrichtung der axiale Ver­ schiebeweg des Schraubwerkzeuges genau festgelegt wer­ den, und zwar ausgehend von exakt an der Lage des Spundloches definierten Ausgangsbedingungen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Zentrierring oberhalb von seiner koni­ schen Zentrierfläche mit einer ringförmigen Tragschul­ ter zum Abstützen auf der Stirnseite des Faßspundes versehen ist. Diese ringförmige Tragschulter bildet eine ebene Anschlag- und Abstützfläche in dem Zen­ trierring, an der sich die gesamte Baueinheit ausrich­ ten kann, ohne daß das obere Ende des Faßspundes während des Ausrichtvorganges Zwängungen ausgesetzt ist.

Die Verschiebeeinrichtung weist zweckmäßig einen oder mehrere in der Baueinheit angeordnete, druckmittelbe­ tätigte Verschiebezylinder auf. Solche Verschiebezy­ linder sind einfach zu betätigen und können ohne großen Aufwand sehr genau gesteuert werden, und zwar sowohl im Hinblick auf den zurückgelegten Weg als auch im Hinblick auf die erzeugten Verschiebekräfte.

Zweckmäßig weist die Baueinheit Wegbegrenzungseinrich­ tungen für den axialen Bewegungsweg und/oder den Dreh­ winkel des Schraubwerkzeuges auf. Diese Wegbegren­ zungseinrichtungen für die Begrenzung des axialen Ver­ schiebeweges oder des Drehwinkels des Schraubwerkzeu­ ges können beispielsweise als übliche Endschalter oder Drehwinkelmesser ausgebildet sein, die die Ener­ giezufuhr unterbrechen, wenn das Schraubwerkzeug einen bestimmten axialen Bewegungsweg und/oder einen bestimmten Winkelweg zurückgelegt hat.

Um die während des Schraubvorganges auf die Gewinde einwirkenden axialen Kräfte zu begrenzen, sind der Verschiebeeinrichtung Kraftbegrenzungseinrichtungen zur Begrenzung der axialen Verschiebekräfte zugeord­ net.

Um nach Beendigung eines jeden Schraubvorganges die Baueinheit wieder in die senkrechte Ausgangsstellung zu verbringen, ist weiterhin der Baueinheit ein sich auf dem Tragrahmen abstützender Ausrichtzylinder zuge­ ordnet, der bei Druckbeaufschlagung die Längsachse der Baueinheit senkrecht zur Ebene des Tragrahmens ausrichtet und bei Druckentlastung die Baueinheit für Schwenkbewegungen freigibt.

Der Ausrichtzylinder ist zweckmäßig als die Bauein­ heit umgebender Ringzylinder ausgebildet, dessen Ring­ kolben mit sich an der Oberseite des Tragrahmens abstützenden radialen Stützfingern versehen ist. Hier­ durch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise der Ausrichtvorrichtung.

Um auch den Tragrahmen nach jedem Arbeitsspiel auf einfache Weise wieder in die vorbestimmte Ausgangs­ position verbringen zu können, ist schließlich der Tragrahmen an seiner Oberseite mit einer Rückstellein­ richtung zum Verschieben des Rahmens in die vorgegebe­ ne Ausgangsposition versehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Schraubvorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch die Schraubvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch den Zentrierring.

In der Zeichnung ist der Tragrahmen mit dem Bezugs­ zeichen 1 bezeichnet. Der Tragrahmen 1 ist auf einem Kreuzschlitten 2 in horizontaler Ebene schwimmend, d. h. allseitig verschiebbar gelagert. Der Kreuzschlit­ ten 2 ist mit als Kugellaufbüchsen ausgebildeten Lagern 3 versehen, um eine besonders gute Leicht­ gängigkeit zu erzielen. Der Kreuzschlitten 2 wird seinerseits von einem horizontalen Tragarm 4 getra­ gen. Der horizontale Tragarm ist an einem vertikalen Tragarm 5 befestigt, der mittels einer Hubvorrichtung 6 in vertikaler Richtung verstellbar ist.

An dem Tragrahmen 1 ist mittels einer Gelenkkugel 7 eine in ihrer Gesamtheit mit 8 bezeichnete Baueinheit allseitig verschwenkbar gelagert, die am oberen Ende den Drehantrieb 9 der Schraubvorrichtung, am unteren Ende einen Zentrierring 10 und konzentrisch in dem Zentrierring 10 gelagert ein Schraubwerkzeug 11 auf­ weist. Das in dem Zentrierring 10 axial verschiebbar gelagerte Schraubwerkzeug 11 ist mit Schraubschlüssel­ kopf 12 zum formschlüssigen Eingriff in den zu ver­ schraubenden Deckelverschluß versehen und weist am entgegensetzen Ende eine Kupplung 13 auf, über die es mit dem Drehantrieb 9 verbunden ist. Diese Kupplung 13 ist als axial verschiebbare und dabei drehfeste Wellenverbindung ausgebildet.

In der Baueinheit 8 befinden sich weiterhin druckmit­ telbetätigte Verschiebezylinder 14, die das Schraub­ werkzeug 11 relativ zu der Baueinheit 8 verschieben können, damit dieses dem Einschraubweg des Schraubver­ schlusses folgen kann. Die Kolbenstangen 15 dieser Verschiebezylinder 14 greifen an einem Lagerblock 16 an, der axial verschiebbar in der Baueinheit 8 gela­ gert ist und ein Axiallager 17 für das Schraubwerk­ zeug 11 enthält. Die Verschiebezylinder 14 werden über Druckmittelkanäle 18 mit Druckmittel versorgt, deren Druckmittelbeaufschlagung durch ein Steuerven­ til 19 a gesteuert ist. In die Druckmittelkanäle 18 ist weiterhin ein einstellbares Druckbegrenzungsven­ til 19 b eingeschaltet, durch welches die von den Ver­ schiebezylindern 14 erzeugten Verschiebekräfte auf ein zulässiges Höchstmaß begrenzt sind.

An dem axial verschiebbaren Lagerblock 16 befinden sich weiterhin Schaltfinger 20, die mit Endschaltern 21 zusammenwirken, die an der Außenseite der Bauein­ heit 8 befestigt sind und die Druckmittelzufuhr zu den Verschiebezylindern 14 steuern. Die jeweilige La­ ge dieser Endschalter 21 bestimmt den jeweiligen Hub des Schraubwerkzeuges 11 relativ zu der Baueinheit 8.

Weiterhin kann der Drehantrieb 9 mit einem Drehwinkel­ meßgerät 22 versehen sein, welches den von dem Schraubwerkzeug 11 jeweils zurückgelegten Winkelweg ermittelt und den Drehantrieb 9 nach einem bestimmten zurückgelegten Winkelweg abschaltet.

Das untere Ende der Baueinheit 8 ist von einem druck­ mittelbetätigten Ringzylinder 23 umgeben, in welchem ein Ringkolben 24 nach unten ausschiebbar gelagert ist. Dieser Ringkolben 24 ist an seinem unteren Ende mit radial nach außen vorstehenden Stützfingern 25 versehen, die sich an der Oberseite des Tragrahmens 1 abstützen und dabei die Achse der Baueinheit 8 senk­ recht zur Ebene des Tragrahmens 1 ausrichten. Die Druckmittelversorgung des Ringzylinders 23 erfolgt über eine Druckmittelleitung 26.

Weiterhin ist an dem vertikalen Tragarm 5 mittels einer Befestigungskonsole 27 ein nach unten ausfahrba­ rer Ausrichtzylinder 28 befestigt. Die nach unten ausfahrbare Kolbenstange 29 dieses Ausrichtzylinders 28 ist mit einem Stützkopf 30 versehen, der von oben in eine kegelige Ausnehmung 31 an der Oberseite des Tragrahmens 1 einschiebbar ist und den Tragrahmen 1 in einer vorgegebenen Ausgangsstellung relativ zu den Tragrahmen 4 und 5 ausrichtet. Die Druckmittelversor­ gung des Ausrichtzylinders 28 erfolgt über Druckmit­ telleitungen 32.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat der Zentrierring 10 eine sich nach unten öffnende koni­ sche Zentrierfläche 33, die an ihrem oberen Ende in eine ringförmige Tragschulter 34 übergeht, die sich beim Absenken des Zentrierringes 10 von oben auf der Stirnseite des in gestrichelten Linien angedeuteten Faßspundes 35 abstützt.

Die vorstehend erläuterte Schraubvorrichtung arbeitet wie folgt:

Es sei davon ausgegangen, daß sich der Zentrierring 10 noch nicht genau ausgerichtet oberhalb des unter der Schraubvorrichtung befindlichen Faßspundes 35 be­ findet und in dem Schraubschlüsselkopf 12 des Schraub­ werkzeuges 11 der einzuschraubende Deckelverschluß durch eine Vakuum-Haltevorrichtung oder dergleichen festgelegt ist. Der Ringzylinder 23 ist drucklos, so daß sich die Baueinheit 6 mit der Gelenkkugel 7 relativ zum Tragrahmen 1 nach allen Seiten verschwen­ ken kann. Die Kolbenstange 29 des Ausrichtzylinders 28 ist eingezogen, so daß sich der Tragrahmen 1 in horizontaler Ebene nach allen Seiten frei bewegen kann.

Ausgehend von dieser Ausgangsstellung wird die Bauein­ heit 8 durch eine entsprechende Betätigung der Hubvor­ richtung 6 abgesenkt. Bei diesem Absenkvorgang rich­ tet die konische Zentrierfläche 33 des Zentrierringes 10 den Tragrahmen 1 in horizontaler Ebene so aus, daß sich die Baueinheit genau zentrisch oberhalb des Faß­ spundes 35 befindet. Beim weiteren Absenken legt sich die Tragschulter 34 auf die Stirnfläche des Faßspun­ des 35 auf und verschwenkt dabei die Achse der Bauein­ heit 8 derart, daß sie mit der Längsachse des Schraub­ gewindes des Faßspundes 35 zusammenfällt. Dabei wer­ den alle Axialkräfte von der Ringschulter 34 des Zentrierringes aufgenommen. Dann werden zugleich der Drehantrieb 9 und die Verschiebezylinder 14 betätigt, so daß der in dem Schraubschlüsselkopf 12 befindliche Deckelverschluß in das Spundloch eingeschraubt wird. Die axialen Andrückkräfte für den Deckelverschluß sind an dem Druckbegrenzungsventil 19 b auf den je­ weils gewünschten Wert einstellbar. Der Schraubvor­ gang wird beendet, wenn der Schaltfinger 20 den unte­ ren Endschalter 21 erreicht. Zugleich schaltet das gegebenenfalls vorhandene Drehwinkelmeßgerät 22 den Drehantrieb 9 ab.

Abschließend wird die gesamte Baueinheit 8 durch eine entsprechende Betätigung der Hubvorrichtung 6 angeho­ ben. Um die Längsachse der Baueinheit 8 wieder in die Ausgangsstellung senkrecht zur Ebene des Tragrahmens 1 zu verbringen, wird der Ringzylinder 23 mit Druck­ mittel beaufschlagt, so daß dessen Ringkolben 24 aus­ fährt und die Stützfinger 25 sich an der Oberseite des Tragrahmens 1 abstützen und dabei die Baueinheit 8 entsprechend ausrichten.

Gleichzeitig oder nachfolgend wird auch der Ausricht­ zylinder 28 mit Druckmitteln beaufschlagt, so daß dessen ausfahrende Kolbenstange 29 mit dem Stützkopf 30 in die kegelige Ausnehmung 31 an der Oberseite des Tragrahmens 1 eingreift und diesen in die vorbe­ stimmte Ausgangsposition zurückbewegt.

Die Schraubeinrichtung ist nun bereit zum Einlegen eines weiteren Deckelverschlusses und das nächste Ar­ beitsspiel. Das Abschrauben eines Deckelverschlusses erfolgt analog in umgekehrter Reihenfolge.

Claims (8)

1. Schraubvorrichtung zum Anschrauben und/oder Abschrauben von Verschlußdeckeln an den Spundlöchern von Fässern, mit einem Zentrierring und einem koaxial in dem Zentrierring gelagerten, in axialer Richtung relativ zu dem Zentrierring ver­ schiebbaren Schraubwerkzeug, das mit einem Drehan­ trieb verbunden ist, wobei der Zentrierring beweglich an einem Tragrahmen gelagert ist, der seinerseits vertikal heb- und absenkbar über dem Standplatz des Fasses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (10) sowie das Schraubwerkzeug (11) und dessen Drehantrieb (9) zu einer insgesamt verschwenk­ baren Baueinheit (8) zusammengefaßt sind, die mittels einer Gelenkkugel (7) allseitig verschwenkbar in dem Tragrahmen (1) gelagert ist, der seinerseits auf einem Kreuzschlitten (2) in horizontaler Ebene allsei­ tig verschiebbar ist, wobei das Schraubwerkzeug (11) zu seiner axialen Verschiebung mit einer in der Bau­ einheit (8) angeordneten Verschiebeeinrichtung (14, 15, 16, 17) verbunden ist.

2. Schraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (10) oberhalb seiner konischen Zentrierfläche (33) mit einer ringförmigen Tragschulter (34) zum Abstützen auf der Stirnseite des Faßspundes (35) versehen ist.

3. Schraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (14, 15, 16, 17) einen oder mehrere in der Baueinheit (8) angeordnete druckmittelbetätigte Verschiebezylin­ der (14, 15) aufweist.

4. Schraubvorrichtung nach den Ansprü­ chen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauein­ heit (8) Wegbegrenzungseinrichtung (20, 21; 22) für den axialen Bewegungsweg und/oder den Drehwinkel des Schraubwerkzeuges (11) aufweist.

5. Schraubvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verschiebeeinrichtung ( 14, 15, 16, 17) Kraftbegrenzungseinrichtungen (19) zur Begrenzung der axialen Verschiebekraft zugeordnet sind.

6. Schraubvorrichtung nach den Ansprü­ chen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauein­ heit (8) ein sich an dem Tragrahmen (1) abstützender Ausrichtzylinder (23) zugeordnet ist, der bei Druckbe­ aufschlagung die Längsachse der Baueinheit (8) senk­ recht zur Ebene des Tragrahmens (1) ausrichtet und bei Druckentlastung die Baueinheit (8) für Schwenkbe­ wegungen freigibt.

7. Schraubvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausrichtzylinder (23) als ein die Baueinheit (8) umgebender Ringzylinder ausgebildet ist, dessen Ringkolben (24) mit sich an der Oberseite des Tragrahmens (1) abstützenden radi­ alen Stützfingern (25) versehen ist.

8. Schraubvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tragrahmen (1) an seiner Oberseite mit einer Rückstelleinrichtung (28, 29, 30, 31) zum Ver­ schieben des Tragrahmens (1) in eine vorgegebene Aus­ gangsposition versehen ist.