DE3733958C2

DE3733958C2 -

Info

Publication number: DE3733958C2
Application number: DE19873733958
Authority: DE
Inventors: Dieter 1000 Berlin De Riedel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1990-08-30
Also published as: DE3733958A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Füllen und Verschließen zylindrischer Behälter, wie Gläser, Flaschen und dergleichen sind Arbeitsweisen be kannt, bei denen grundsätzlich diskontinuierlich, d. h. im Takt gearbeitet wird. Die zu füllenden Flaschen oder Gläser werden über Förderbänder nacheinander den Taschen eines Sternrades zugeführt. Dieses Sternrad fördert die zu füllenden zylindrischen Behälter unter eine Füll station. Zum Füllen eines Behälters wird das Sternrad jeweils abgestoppt und im Stillstand erfolgt die Fül lung. Nach der Füllstation ist im Umfangswinkelabstand eine Verschlußstation angeordnet. Dieser Verschlußsta tion werden Deckel- oder Schraubverschlüsse zugeführt. Diese Deckel- oder Schraubverschlüsse werden auf den stillstehenden Behälter aufgeschraubt.

Aus der DE-OS 14 32 423 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen von Verschlußkappen auf Flaschen oder ähnlichen Behältern bekannt. In der Vorrichtung nach dieser DE-OS werden Flaschen in einem um eine senkrechte Achse rotierenden Schließkopf mittels einer Kappe verschlossen. Bei diesem bekannten Verfahren werden die zu verschraubenden Bauteile grundsätzlich dem Schraubkopf getrennt zugeführt.

Aus der US-PS 39 83 616 ist eine Vorrichtung bekannt, in der zylindrische Glasgefäße in eine horizontale Lage gebracht werden. Diesen zylindrischen Glasgefäßen werden Schraubverschlußdeckel während des Transports in horizontaler Lage zugeführt. Diese Schraubverschlußdeckel werden dadurch aufgeschraubt, daß diese Deckel durch einen Reibungseingriff gedreht und damit aufgeschraubt werden.

Auf vielen technischen Gebieten ist es erforderlich, zwei zylindrische Bauteile, von denen eines ein Innen gewinde und das andere ein Außengewinde aufweist, mit einander zu verschrauben. Es kann sich hierbei um Rohr teile, Deckelverschlüsse und dergleichen handeln. Es müssen auch Zapfen mit Rohrelementen verschraubt werden. Die Übernahme der taktweise arbeitenden Verfahren kann nur erfolgen, wenn die Herstellung geringerer Stückzah len pro Zeiteinheit möglich ist. Für eine Massenproduk tion ist es jedoch erforderlich, mit einer hohen Ar beitsgeschwindigkeit, d. h. mit einer großen Stückzahl pro Zeiteinheit zu arbeiten. Hierfür sind die bisher bekannten Verfahren nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Stückzahl pro Zeit einheit, d. h. eine große Arbeitsgeschwindigkeit er möglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 und die Vorrichtung nach dem Patentanspruch 9 gelöst.

Mit besonderem Vorteil werden die beiden zu verschrau benden Bauteile bereits in der richtigen axial fluchten den Verschraubungsstellung einem Sternrad zugeleitet. Dieses Sternrad dreht sich nicht wie bisher im Takt sondern läuft kontinuierlich um. Dieser kontinuierliche Umlauf des Sternrades ermöglicht außerordentlich hohe Arbeitsgeschwindigkeiten. Es ist nicht nur eine Ver schraubungsstation vorgesehen, sondern jede Tasche des Sternrades weist ihr eigenes Schraubwerkzeug auf. Nach dem Füllen einer unter einem Zuführschacht durchlaufen den Tasche des Sternrades wird das dieser Tasche zuge ordnete Schraubwerkzeug mit einem der zu verschraubenden Bauteile in Eingriff gebracht, in Drehung versetzt und in Verschraubungsrichtung der Bauteile axial gegen diese verschoben. Es erfolgt eine kontinuierliche Verschrau bung.

Oft ist es erforderlich, aus Sicherheitsgründen bei der Verschraubung zweier zylindrischer Bauteile für die Ver schraubung ein Maximaldrehmoment vorzugeben. Die zylin drischen Bauteile werden mit einem maximalen Drehmoment verschraubt, um eine Lösung der Bauteile zu verhindern und um ferner eine Beschädigung der Bauteile durch Aus übung eines zu hohen Verschraubungs-Drehmomentes auszu schließen. Mit Vorteil wird deshalb das Schraubwerkzeug auf ein vorbestimmtes Höchstdrehmoment eingestellt. Bei Erreichen dieses Höchstdrehmomentes wird der Antrieb des Schraubwerkzeuges unterbrochen.

Mit Vorteil wird dabei der, in der Tasche axial fluch tend neben dem mit dem Schraubwerkzeug in Eingriff ge brachte Bauteil liegende Bauteil während seines Transportes im Sternrad an einer Drehung um seine Längs achse gehindert. Dieser Bauteil wird abgebremst, so daß er sich beim Zusammenschrauben nicht drehen kann. Da durch wird sichergestellt, daß das gewünschte und erfor derliche Höchstdrehmoment erreicht wird.

Eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit wird dadurch erzielt, daß der Drehantrieb des Schraubwerkzeuges von der Um laufbewegung des Sternrades abgeleitet und dessen axialer Vorschub gesteuert durchgeführt wird. Mit be sonderem Vorteil kann dabei ein Drehantriebselement des mit dem Sternrad umlaufenden Schraubwerkzeuges sich an einem Bauteil eines Maschinengestells während der Um drehung des Sternrades abwälzen. Diese Antriebsform er möglicht ein einstellbares, vorbestimmtes Antriebs verhältnis, ohne daß es erforderlich ist, komplizierte elektronische, gegebenenfalls computergesteuerte Ein richtungen vorzusehen.

Der axiale Vorschub des Schraubwerkzeuges kann beispielsweise mittels gesteuerter hydraulischer oder pneumatischer Arbeitskolben erfolgen. Es kann aber auch ein gesteuerter elektrischer Antrieb durchgeführt werden. Beispielsweise ist ein elektromotorischer Ritzelantrieb möglich oder ein Antrieb mittels einer Induktionsspule nach Art eines Relais oder Tauchkolbens.

Ein besonders einfacher und unkomplizierter Betrieb wird dadurch erreicht, daß das Schraubwerkzeug mechanisch mittels einer Kurvensteuerung axial verschoben wird. Dieser Aufbau erübrigt komplizierte elektronische Rege lungen.

Mit Vorteil werden die zu verschraubenden zylindrischen Bauteile durch die Schwerkraft in senkrechter Richtung dem um eine horizontale Achse umlaufenden Sternrad zu geführt. Dies ermöglicht eine unkomplizierte Zuführung und gleichzeitig eine ebenfalls sehr einfache Abführung, da die verschraubten Bauteile, wenn sie den unteren Tod punkt der Umlaufbahn des Sternrades erreichen, aus diesem herausfallen können.

Die Vorrichtung weist ein Sternrad mit n Taschen auf, an dessen einer Stirnseite n drehbare und axial verschieb bare Schraubwerkzeuge montiert sind, von denen jedes axial mit einer zugeordneten Tasche des Sternrades fluchtet. Dabei trägt das Schraubwerkzeug am Ende einer axial verschiebbaren Drehwelle eine konische Antriebs kappe, die zum Eingriff mit einem Bauteil bestimmt ist. Es ist eine Antriebsverbindung mit einem an dieser axial verschiebbaren Drehwelle drehfest aber axial verschieb bar gelagerten Zahnrad vorgesehen, das im Maschinenge stell ortsfest gelagert ist. Die Antriebsverbindung der axial verschiebbaren Drehwelle mit dem Zahnrad weist eine einstellbare Rutschkupplung auf. Mittels dieser Rutschkupplung kann das gewünschte Höchstdrehmoment eingestellt werden. Mit Vorteil kann dabei das Zahnrad mit dem Umfang eines, die Welle des Sternrades umgeben den, ortsfesten Zahnrades kämmen. Dies ermöglicht einen außerordentlich einfachen Antrieb der axial verschieb baren Drehwelle des Schraubwerkzeuges. Allein durch die Umdrehung des Sternrades wird selbsttätig und gleichzei tig die axial verschiebbare Drehwelle des Schraubwerk zeuges gedreht.

Zur Verschiebung der axial verschiebbaren Drehwelle weist diese mit Vorteil einen sich radial erstreckenden Antriebszapfen auf, der in der Führungsbahn einer orts festen, die Welle des Sternrades umgebenden Kurven trommel formschlüssig geführt ist. Dieser Schubantrieb ist außerordentlich einfach und betriebssicher. Mit besonderem Vorteil wird dabei die axial verschiebbare Drehwelle in der Verschraubungsrichtung durch eine ein stellbare Feder beaufschlagt. Die Einstellbarkeit kann in an sich bekannter Weise mittels einer Schraubbuchse erfolgen. Durch die Einstellung dieser Feder und die Einstellung der Rutschkupplung zwischen Zahnrad und Drehwelle kann in sicherer Weise das Höchstdrehmoment, das bei der Verschraubung erreicht werden muß, einge stellt werden.

Zur Abbremsung des nicht in Drehung versetzten, zu ver schraubenden Bauteils kann ein Trumm eines, im Maschi nengestell geführten endlosen Bremsbandes verwendet werden. Dieses Trumm wird um den Umfangsabschnitt des Sternrades herumgeführt, in dem die Taschen mit den Bauteilen gefüllt sind. Dieses Trumm liegt dabei über den Taschen in dem Abschnitt, in dem sich das nicht in Drehung versetzte Bauteil befindet. Das Trumm läuft dabei, fest an diesem Bauteil anliegend, mit dem Umfang des Sternrades mit.

Mit besonderem Vorteil ist ferner der beim Verschrauben in Drehung versetzte Bauteil in seinem Taschenabschnitt auf Wälz- oder Kugellagern gelagert.

Das Sternrad läuft um eine horizontale Welle um und ein senkrechter Zuführschacht mündet am Zenit des Stern radumfanges.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezug nahme auf die Figur der Zeichnung in der folgenden Be schreibung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilschnittansicht der wichtigsten Bauelemente der Vorrichtung und

Fig. 2 eine Teilschnittansicht, die die Ausbildung und Führung des Bremsbandes deutlich macht.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die Vorrichtung eine horizontale Welle 13 auf, die in einem nicht näher bezeichneten Maschinengestell gelagert ist. An dieser Welle 13 ist ein Sternrad bzw. eine Sternradbaugruppe 5 drehfest gelagert. Dieses Sternrad bzw. die Sternradbaugruppe 5 weist am Umfang Taschen 6 für die miteinander zu ver schraubenden zylindrischen Bauteile 1, 2 auf. Bei der Darstellung in Fig. 1 ist oberhalb der Tasche 6 ein Zuführschacht 21 dargestellt.

Die zu verschraubenden Bauteile werden in bekannten Förder- und Ausrichtvorrichtungen, die Rüttelförderer und Gebläse aufweisen können, derart ausgerichtet, daß sie in axial fluchtender Verschraubungslage in den Zu führschacht 21 eingegeben werden. Wenn bei der Drehung des Sternrades bzw. der Sternradbaugruppe 5 eine Tasche 6 in die, in Fig. 1 dargestellte Aufnahmestellung unter die Mündung des Zuführschachtes 21 gelangt, fallen selbsttätig zwei zu verschraubende Bauteile 1, 2 in der richtigen axialen Verschraubungslage in die Tasche 6 hinein.

Wie Fig. 1 zeigt, sind an einer Stirnseite 8 des Stern rades 5, jeweils in axial fluchtender Lage mit einer jeden Tasche 6, dieser zugeordnete Schraubwerkzeuge 7 montiert. Wenn das Sternrad 5 n Taschen aufweist, so sind an der Stirnseite 8 n Schraubwerkzeuge 7 montiert.

Diese Schraubwerkzeuge 7 weisen jeweils eine axial ver schiebbare Drehwelle 9 auf. Am vorderen Ende dieser axial verschiebbaren Drehwelle 9 ist, wie dargestellt, eine konische Antriebskappe 10 befestigt. Bei einer axialen Verschiebung der Drehwelle 9 gelangt die An triebskappe 10 in eine Schraub-Antriebsverbindung mit dem in der Tasche 6 liegenden Bauteil 1. Über eine Rutschkupplung 12 ist ein Zahnrad 11 drehfest mit der axial verschiebbaren Drehwelle 9 jedoch axial relativ zu dieser verschiebbar gekuppelt. Derartige drehfeste Verbindungen, die eine axiale Verschiebung der Teile ermöglichen, sind an sich bekannt. Dieses Zahnrad 11 kämmt mit einem ortsfesten Zahnrad 14, das die Welle 13 des Sternrades 5 umgibt. Wenn sich das Sternrad 5 dreht, werden die an diesem fest montierten Schraubwerk zeuge 7 mitgenommen. Durch das Kämmen des Zahnrades 11 mit dem Zahnrad 14 wird die axial verschiebbare Dreh welle 9 in Drehung versetzt, so daß die Antriebskappe 10 die für die Verschraubung erforderliche Drehbewegung durchführen kann. Eine Begrenzung der zu übertragenden Drehkräfte erfolgt durch die Rutschkupplung 12.

Da beim Verschrauben die Antriebskappe 10 eine axiale Schubbewegung gegen die zu verschraubenden Bauteile 1, 2 durchführen muß, ist eine Schubeinrichtung vorgesehen, die einen Antriebszapfen 15 aufweist, der sich radial von der axial verschiebbaren Drehwelle 9 aus erstreckt. Ortsfest ist am Maschinengestell eine Kurventrommel 17 montiert. Diese Kurventrommel 17 weist Führungsbahnen 22 auf, in die der Antriebszapfen 15 formschlüssig ein greift. Durch eine Drehung des Sternrades 5 wird der Antriebszapfen 15 zwangsweise in den Führungsbahnen 22 der Kurventrommel 17 axial bewegt, so daß in vorbestimm ter Weise die axial verschiebbare Drehwelle 9 hin- und herbewegt werden kann.

Wie dargestellt, wird die axial verschiebbare Drehwelle 9 durch eine einstellbare Feder 18 beaufschlagt. Diese Feder 18, eine Druckfeder, kann eine bestimmte Vor spannung mittels einer an sich bekannten Buchse erhal ten. Durch die Feder 18 und die Rutschkupplung 12 kann das gewünschte Höchstdrehmoment, mit dem die Verschrau bung erfolgt, im gewünschten Bereich eingestellt werden.

Zur Verschraubung sollte der nicht gedrehte Bauteil 2 festgehalten werden. Dies erfolgt mittels des in Fig. 2 dargestellten Bremsbandes 19. Dieses Bremsband 19 ist ein endloses Bremsband und ist über Führungsrollen 23 im Maschinengestell geführt. Das Trumm 20 dieses Brems bandes 19 legt sich über einen Umfangswinkel gegen den äußeren Umfang des Sternrades 5 an und überspannt dabei den Abschnitt der Taschen 6, in dem der nicht zu drehen de Bauteil 2 liegt. Das Trumm 20 des Bremsbandes 19 läuft, gegen diesen Bauteil 2 festanliegend, mit dem Sternrad 5 um und hält dabei den Bauteil 2 gegen eine Drehung um seine Längsachse fest.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Verschrauben zweier mit einem Innen- bzw. Außengewinde versehener zylindrischer Bauteile, bei dem

1. eines der zylindrischen Bauteile in eine Tasche eines/(r) kontinuierlich umlaufenden Sternrades oder Sternradbaugruppe eingegeben wird,
2. jeweils zwei miteinander zu verschraubende zylindrische Bauteile mit den Gewindeenden aufeinander zuweisend, in eine axial fluchtende Verschraubungslage gebracht werden und
3. ein mit der Tasche axial fluchtendes und mit dieser umlaufendes Schraubwerkzeug mit einem der zu verschraubenden Bauteile in Eingriff gebracht,
3.1 in Drehung versetzt und in Verschraubungsrichtung der Bauteile axial gegen diese verschoben wird, und
3.2 die freie Drehbarkeit des anderen zu verschraubenden Bauteils unterbunden wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Sternrad bzw. die Sternradgruppe eine horizontale Achse hat/haben,
b) die zwei jeweils miteinander zu verschraubenden zylindrischen Bauteile vor dem Eintritt in das Sternrad bzw. die Sternradbaugruppe axial ausgerichtet werden und
c) die miteinander fluchtenden Bauteile gemeinsam von oben mittels einer Fallbewegung in eine Tasche des Sternrades, bzw. der Sternradbaugruppe eingegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

3.2 der, in der Tasche (6) axial fluchtend neben dem, mit dem Schraubwerkzeug (7) in Eingriff gebrachte Bauteil (1) liegende Bauteil (2) während seines Transportes im Sternrad (5) an einer Drehung um seine Längsachse gehin dert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

3.3 das Schraubwerkzeug (7) auf ein vorbe stimmtes Höchstdrehmoment eingestellt und bei Erreichen dieses Höchstdrehmomentes der Antrieb des Schraubwerkzeuges (7) unterbro chen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß

3.1.1 der Drehantrieb des Schraubwerkzeuges (7) von der Umlaufbewegung des Sternrades (5) abgeleitet und dessen axialer Vorschub ge steuert durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß

3.1.1.1 ein Drehantriebselement des mit dem Sternrad (5) umlaufenden Schraubwerkzeuges (7) sich an einem Bauteil eines Maschinengestells während der Umdrehung des Sternrades ab wälzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß

3.1.1.2 der axiale Vorschub des Schraubwerkzeuges (7) mittels gesteuerter hydraulischer oder pneumatischer Arbeitskolben oder mittels eines gesteuerten elektrischen Antriebs durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß

3.1.1.3 das Schraubwerkzeug (7) mechanisch mittels einer Kurvensteuerung axial verschoben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß

2.1 die zu verschraubenden zylindrischen Bau teile (1, 2) durch die Schwerkraft in senk rechter Richtung einem, um eine horizontale Achse kontinuierlich umlaufenden, Sternrad (5) zugeführt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch

1. ein Sternrad oder eine Sternradbaugruppe (5) mit n Taschen (6), an dessen einer Stirn seite (8) n drehbare und axial verschiebbare Schraubwerkzeuge (7) montiert sind, von denen
1.1 jedes axial mit einer zugeordneten Tasche (6) des Sternrades (5) fluchtet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

2. das Schraubwerkzeug (7) am Ende einer axial verschiebbaren Drehwelle (9) eine konische Antriebskappe (10) zum Eingriff mit einem Bauteil (1) trägt und
2.1 in Antriebsverbindung mit einem, an dieser axial verschiebbaren Drehwelle (9) drehfest, axial verschiebbar gelagerten Zahnrad (11) steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

2.1.1 in die Antriebsverbindung der axial ver schiebbaren Drehwelle (9) mit dem Zahnrad (11) eine einstellbare Rutschkupplung (12) eingeschaltet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß

2.2 das Zahnrad (11) mit dem Umfang eines, die Welle (13) des Sternrades (5) umgebenden, ortsfesten Zahnrades (14) kämmt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß

1.2 die axial verschiebbare Drehwelle (9) einen radial sich erstreckenden Antriebszapfen (15) aufweist, der in die Führungsbahn (16) einer ortsfesten, die Welle (13) des Stern rades (5) umgebenden Kurventrommel (17) eingreift.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet, daß

1.3 die axial verschiebbare Drehwelle (9) in der Verschraubungsrichtung durch eine einstell bare Feder (18) beaufschlagt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, daß

3. ein Trumm (20) eines im Maschinengestell ge führten endlosen Bremsbandes (19) um den Umfangsabschnitt des Sternrades (5) und über dessen Taschen (6) geführt ist, in welchem die Taschen (6) mit den Bauteilen (1, 2) gefüllt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-15, dadurch gekennzeichnet, daß

4. der, den mit dem Schraubwerkzeug (7) in Eingriff gelangenden Bauteil (1) aufnehmende Abschnitt der Tasche (6) eine Wälz- oder Kugellagerung für dieses Bauteil aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-16, dadurch gekennzeichnet, daß

5. das Sternrad oder die Sternradbaugruppe (5) um eine horizontale Welle (13) umläuft und
5.1 ein Zuführschacht (21) am Zenit des Stern radumfangs mündet.