DE4012072C2 - Zange für eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zange zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben nach der Gattung des Anspruchs 1.

Es ist eine Zange dieser Art bekannt (DE-OS 36 18 620), bei der die getriebliche Zwangskopplung zwischen beiden Zangenbacken aus miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen gebildet ist, die undrehbar fest mit den Zangenbacken verbunden sind. Zangen dieser Art haben sich bewährt. Die Herstellung der Verzahnung erfordert jedoch noch einen relativ hohen Aufwand und bedingt daher nicht unbeachtliche Kosten, weswegen es gilt, diese Zwangskopplung insgesamt zu vereinfachen.

Aus der DE-AS 12 93 699 ist bereits eine Zange für eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben bekannt, bei der die schwenkbaren Zangenbacken mit halbkreisförmigen Aussparungen versehen sind, in die die zylindrische Außenfläche eines Mitnehmerbolzens eingreift. Die Zangenbacken werden dabei beim Öffnen und Schließen der Zange an der Außenfläche des Mitnehmerbolzens geführt. Der Mitnehmerbolzen ist dabei in einer Hülse drehfest aufgenommen, die der Aufnahme einzelner Schrauben dient.

Aus der DE 38 20 898 A1 ist eine Zange für eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben bekannt, die Zangenbacken aufweist, welche gegenüber einer Zuführhülse für die Schrauben über Lagerkugeln schwenkbar gelagert sind. Die Zangenbacken sind von einer ringförmigen Zugfeder in Richtung auf ihre geschlossene Stellung vorgespannt.

Aus der DE 34 29 558 A1 ist ein Futter zum Spannen von Kopf- und Stiftschrauben beim Einschraubvorgang bekannt, bei dem die Schrauben in einer Hohlwelle aufgenommen sind und von einem reibschlüssig gehaltenen Schrauber axial gehalten werden.

Die DE-PS 847 429 beschreibt einen Arbeitskopf für kraftangetriebene Schraubgeräte, bei der zwei Klemmbacken durch Axialverschiebung einer Antriebshülse geschlossen beziehungsweise mittels Federkraft gespreizt werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zange für eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber folgende Vorteile. Die Wälzkörper stellen einfache, kostengünstig verfügbare Maschinenelemente dar, die sich ebenfalls in einfacher Weise an den Zangenbacken haltern lassen, so daß dadurch der Herstellungs- und Kostenaufwand für diese Zwangskopplung erheblich reduziert wird. Die Zwangskopplung mittels der Wälzkörper geschiet durch Abwälzung letzterer. Etwaige Abwälzfehler sind für den Einsatzzweck praktisch völlig zu vernachlässigen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus Anspruch 3. Derartige Wälzkörper in Form von Kugeln sind besonders vorteilhaft. Sie sind einfach und kostengünstig. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 4 bis 15.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Zeichnung

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben, mit einem Zangenbacken der Zange in Ansicht gemäß I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine schematische Ansicht in Pfeilrichtung II in Fig. 1 mit teilweisem Schnitt eines Teils der Vorrichtung mit beiden Zangen­ backen,

Fig. 3 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung etwa entsprechend derjenigen in Fig. 1 mit dem anderen Zangenbacken der Zange in Ansicht gemäß III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht etwa ent­ sprechend derjenigen in Fig. 2 allein der vier Kugeln der Zange in Schließstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den Zeichnungen ist ein Teil einer Zange 51 gezeigt, die für eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben bestimmt ist. Die Zange 51 ist dabei auswechselbarer Bestandteil dieser Vorrichtung. Einzelheiten dieser Vorrichtung sind nicht besonders gezeigt. Die Vorrichtung und auch wesentliche Teile der Zange 51 entsprechen derjenigen gemäß DE-OS 36 18 620. Diese Vorrichtung ist u. a. mit einer einen inneren Durchtrittskanal für die Schrauben enthaltenden Zangenhülse 20 ausgestattet, von der in den Zeichnungen nur ein Teil zu sehen ist. Der hier sichtbare untere Abschnitt 22 der Zangenhülse 20 ist auf zwei diametral gegenüberliegenden Außenseiten 23 und 24 abgeflacht (Fig. 1 und 3). In diesem Bereich befindet sich die Zange 51, die daran auswechselbar gehalten ist. Die Zange 41 weist zwei Zangenbacken 25 und 26 auf, die an der Zangenhülse 20 mittels Stiften, Kugeln od. dgl. um zugeordnete, angedeutete Querachsen 27 bzw. 28 schwenkbar gelagert sind.

Wie Fig. 1-3 zeigen, verlaufen die Querachsen 27 und 28 jeweils auf gleicher Höhe und dabei parallel zueinander. Beide Zangenbacken 25 und 26 sind mittels Federkraft, die von nicht weiter gezeigten Federn aufgebracht wird, in ihre in Fig. 2 gezeigte Schließstellung gezwungen. Im Bereich der abgeflachten Ausbildung der Zangenhülse 20 mit deren abgeflachten Außenseiten 23 und 24 weist jeder Zangenbacken 25, 26 einen etwa U-förmigen Gabelteil auf, der in Fig. 1 und 3 gezeigt ist. Der jeweilige Gabelteil weist zwei Gabelschenkel 25a, 25b bzw. 26a, 26b auf, die den abgeflachten Teil der Zangenhülse 20 zwischen sich aufnehmen und an den jeweils zugewandten abgeflachten Außenseiten 23, 24 anliegen.

Eine wesentliche Besonderheit der Zange 51 für die genannte Vorrichtung liegt darin, daß zwischen beiden Zangenbacken 25, 26 eine Zwangskopplung vorgesehen ist derart, daß die Zangenbacken 25, 26 parallel öffnen und schließen, d. h. eine Öffnungsbewegung des einen Zangenbackens 25 zwangsläufig eine zumindest in etwa gleichzeitige und gleich große Öffnungsbewegung des anderen Zangenbackens 26 und umgekehrt zur Folge hat. Diese Zwangskopplung ist mit mechanischen Mitteln erreicht und kann als getriebliche Zwangskopplung bezeichnet werden. Während bei der Zange gemäß DE-OS 36 18 620 diese Zwangskopplung aus miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen gebildet ist, ist hier im Vergleich dazu eine völlig andere Lösung verwirklicht. Die Zwangskopplung weist nämlich je Zangenbacken 25, 26 jeweils besondere Wälzkörper auf, die zumindest in der Schließstellung der Zangenbacken 25, 26 aneinander anliegen. Diese Wälzkörper sind hier aus einzelnen Kugeln gebildet, wobei insgesamt vier Kugeln vorgesehen sind. So weist der Zangenbacken 25 zwei Kugeln 55a und 55b auf. Der andere Zangenbacken 26 ist ebenfalls mit zwei Kugeln 54a und 54b ausgestattet. Diese Wälzkörper, insbesondere Kugeln 54a, 54b bzw. 55a, 55b, sind in Aufnah­ men 52a, 52b des Zangenbackens 26 bzw. in Aufnahmen 53a, 53b des anderen Zangenbackens 25 aufgenommen und gehalten. Diese Aufnahmen bestehen z. B. aus Bohrungen, die jeweils quer zur Querachse 27, 28 gerichtet sind, insbesondere zum Beispiel aus Sacklochbohrungen, von denen jede eines Zangenbackens 25 zum gegenüberliegenden Zangenbacken 26 hin geöffnet ist. Wie Fig. 1 und 3 zeigen, sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel diese Aufnahmen 52a, 52b bzw. 53a, 53b auf der Wandungsseite offen, die zur Außenseite 23, 24 der Zangenhülse 20 weist, so daß die Kugeln 54a, 54b bzw. 55a, 55b dadurch an den flachen Außenseiten 23 und 24 anliegen und ggf. auch noch abrollen können. Notwendig ist dies jedoch nicht.

Diese jeweils aneinander anliegenden Wälzkörper, hier in Gestalt der Kugeln 55a, 55b bzw. 54a, 54b, weisen allesamt gleich große Abwälzradien, bei den Kugeln also gleich große Durchmesser, auf. Bei jedem Zangenbacken 25, 26, der zwei derartige Kugeln 55a, 55b bzw. 54a, 54b trägt, ist je Gabelschenkel 25a, 25b bzw. 26a, 26b eine Kugel 55a, 55b bzw. 54a, 54b vorgesehen.

Von besonderer Bedeutung ist, daß die Wälzkörper, insbeson­ dere Kugeln 54a, 54b, eines Zangenbackens 26 und diejenigen 55a, 55b des anderen Zangenbackens 25 spiegelbildlich zu­ einander angeordnet sind und zumindest in Schließstellung der Zangenbacken 25, 26, die sich aus Fig. 2 und Fig. 4 er­ gibt, aneinander anliegen.

Betrachtet man die Anordnung z. B. beim Zangenbacken 25, so ist diese wie folgt getroffen. Beim Zangenbacken 25 ist die am einen Gabelschenkel 25a angeordnete Kugel 55a mit Höhen­ versatz in bezug auf die am anderen Gabelschenkel 25b ange­ ordnete Kugel 55b, und zwar tiefer als letztere, gehalten. In gleicher Weise ist beim anderen Zangenbacken 26 die an einem Gabelschenkel 26b angeordnete Kugel 54b mit gleichem Höhenversatz in bezug auf die am anderen Gabelschenkel 26a angeordnete Kugel 54a, ebenfalls tiefer als letztere, ge­ halten. Stehen sich somit gemäß Fig. 2 beide Zangenbacken 25 und 26 in der Schließstellung gegenüber, so liegt die oberhalb der Querachsen 27, 28 befindliche Kugel 54a an der unterhalb dieser Querachsen 27, 28 befindlichen Kugel 55a an. Ferner liegt die andere Kugel 55b, die ebenfalls ober­ halb der Querachsen 27, 28 plaziert ist, an der anderen, unterhalb davon angeordneten Kugel 54b an. Diese Anlagen ergeben sich vor allem aus Fig. 4, wo sämtliche vier Kugeln 54a, 54b und 55a, 55b bei der Schließstellung der Zange 51 in dieser Anlageberührung gezeigt sind.

Wie man aus Fig. 1-4 erkennt, verläuft die Querachse 27 des Zangenbackens 25 im Bereich zwischen den dortigen Kugeln 55a und 55b. In gleicher Weise verläuft die Querachse 28 des anderen Zangenbackens 26 ebenfalls im Bereich zwischen den Kugeln 54a und 54b. Vor allem aus Fig. 2 und 4 lassen sich bei den Kugeln die Berührungspunkte jedes Paares 54b und 55b bzw. 54a und 55a entnehmen. Diese Berührungspunkte bei­ der Kugelpaare liegen zumindest im wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden G, die bei der Darstellung in Fig. 2 und 4 im wesentlichen rechtwinklig zur Zeichnungsebene verläuft. Diese gemeinsame Gerade G verläuft damit etwa parallel zu den Querachsen 27 und 28, um die die Zangenbacken 25, 26 schwenkbar sind. Außerdem erstreckt sich die genannte gemeinsame Gerade G innerhalb der Ebene, die von den beiden Querachsen 27 und 28 aufgespannt ist. Sie liegt also auf gleicher Höhe.

Die Vorrichtung, für die diese Zange 51 vorgesehen ist, arbeitet vergleichbar der Vorrichtung gemäß der DE-OS 36 18 620. Auf ein Startsignal hin schaltet sich der nicht sichtbare Schrauber der Vorrichtung ein. Ein nicht sichtbarer Zylinder der Vorrichtung wird mit Druck versorgt, der dessen nicht gezeigten Vorschubkolben beaufschlagt. Über diesen wird eine Stange mit eingeschraubtem Schraubwerkzeug in der Zangenhülse 20 in Fig. 1-3 nach unten verschoben, bis das Schraubwerkzeug mit einer zugeordneten Eintiefung in Form eines Schlitzes oder Kreuzschlitzes einer eingeführten Schraube in Eingriff kommt. Ist dieser Findevorgang beendet, erfolgt eine Hubbewegung des Schraubwerkzeuges weiter nach unten, bei der die Schraube mit ihrem Kopf gegen eine nicht weiter gezeigte innere schräge Ringfläche im unteren Endbereich beider Zangenbacken 25, 26 geschoben wird. Durch diese Kraft werden die beiden Zangenbacken 25, 26 gegen die Wirkung von Federn, die die Zangenbacken 25, 26 in Schließrichtung zwingen, derart um die Querachsen 27, 28 in Pfeilrichtung 41, 42 geschwenkt, daß sich die Zangenbacken 25, 26 im unteren Endbereich voneinanderweg bewegen und damit öffnen.

Nach dem erfolgten Einschrauben der Schraube in ein Werkstück erfolgt eine gegensinnige Rückhubbewegung der Stange mit Schraubwerkzeug, die zur Folge hat, daß sich unter der Wirkung der sich entspannenden Schließfedern die Zangenbacken 25, 26 gegensinnig zu den Pfeilen 41, 42 wieder in die gezeigte Schließstellung bewegen, in der sie sich zu einer geschlossenen Hülse komplettieren.

Sollte sich beim Verschieben der Stange mit Schraubwerkzeug in den Schlitz oder Kreuzschlitz im Kopf der Schraube kein selbsttätiges Finden ergeben oder ein ausmittiger Kraftangriffspunkt des Schraubwerkzeuges in bezug auf die Schraube, so erfolgte bei anderen bekannten Vorrichtungen kein ordnungsgemäßer Schraubvorgang, sondern vielmehr ein Abkippen der Schraube durch ein nur einseitiges Öffnen der beiden Zangenbacken 25, 26. Dadurch hingegen, daß bei der erfindungsgemäßen Zange 51 die beiden Zangenbacken 25, 26 über die Wälzkörper, insbesondere Kugeln 54a, 54b und 55a, 55b getrieblich zwangsgekoppelt sind, sind derartige Schwierigkeiten vermieden. Diese Wälzkörper, insbesondere Kugeln, gewährleisten ein paralleles gleichzeitiges und gleichweites Öffnen beider Zangenbacken 25, 26 und garantieren somit einen axialen, geraden und zentrischen Ausstoß der Schraube durch das Schraubwerkzeug. Wird nämlich durch etwaigen einseitigen Kraftangriff der eine Zangenbacken 26 in Pfeilrichtung 42 in Öffnungsrichtung beaufschlagt, so bewegt sich die eine Kugel 54b dieses Zangenbackens 26 zwar von der zugeordneten Kugel 55b des anderen Zangenbackens 25 weg, jedoch drückt gleichzeitig die andere Kugel 54a dieses Zangenbackens 26 gegen die zugeordnete Kugel 55a des anderen Zangenbackens 25. Es erfolgt ein Abwälzen der Kugeln 54a und 55a, wobei auf den Zangenbacken 25 eine Öffnungskraft zur gleichzeitigen Schwenkung um die Querachse 27 in Pfeilrichtung 41 und somit in Öffnungsrichtung ausgeübt wird. Wird andererseits z. B. der Zangenbacken 25 stärker als der Zangenbacken 26, ausgehend von der Schließstellung, in Öffnungsrichtung beaufschlagt, bewegt sich die Kugel 55a des Zangenbackens 25 weg von der zugeordneten Kugel 54a des anderen Zangenbackens 26. Dagegen erfolgt ein Abwälzen der beiden anderen Kugeln 55b und 54b beider Zangenbacken 25, 26 mit Beaufschlagung auch des anderen Zangenbackens 26 in Öffnungsrichtung. Die erfindungsgemäße Zwangskopplung macht es also möglich, in den hier vorkommenden, relativ kleinen Öffnungsbereichen der Zange 51 eine Abwälzung der vier Kugeln zu realisieren. Etwaige entstehende Abwälzfehler sind für den beschriebenen Einsatz der Zange 51 vernachlässigbar klein. Die erfindungsgemäße Zwangskopplung mit den beschriebenen Wälzkörpern ist außerordentlich einfach und kostengünstig. Es müssen lediglich die vier Wälzkörper, insbesondere Kugeln 54a, 54b und 55a, 55b, bereitgestellt werden, die als Maschi­ nenelemente jederzeit und kostengünstig fertig zur Verfügung stehen. Ferner müssen dafür lediglich in den Zangenbacken 25 und 26 die zugeordneten Aufnahmen eingebracht werden, was ebenfalls einfach und kostengünstig ist.

Claims (15)

1. Zange für eine Vorrichtung zum automatischen Zuführen und Eindrehen von Schrauben, mit einer Aufnahme einzelner Schrauben dienenden Hülse (20), an der zwei sich in ihrer Schließstellung zu einer Hülse mit gemeinsamem inneren Durchlaßkanal komplettierende, jeweils etwa schnabelartige Zangenbacken (25, 26) schwenkbar gehalten sind, welche der Erfassung der einzudrehenden Schraube dienen, wobei zwischen beiden Zangenbacken (25, 26) eine derartige Zwangskopplung vorgesehen ist, daß eine Öffnungsbewegung des einen Zangenbackens zwangsläufig eine etwa gleichzeitige und gleich große Öffnungsbewegung des anderen Zangenbackens zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskopplung je Zangenbacke (25, 26) aus zwei höhenversetzt angeordneten Wälzkörpern (54a, b; 55a, b) besteht, welche zumindest in der Schließstellung der Zangenbacken (25, 26) aneinander anliegen.

2. Zange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aneinander anliegenden Wälzkörper, insbesondere Kugeln (55a, 55b bzw. 54a, 54b), gleich große Abwälzradien, insbesondere gleich große Durchmesser, aufweisen.

3. Zange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper aus einzelnen Kugeln (54a, 54b bzw. 55a, 55b) gebildet sind.

4. Zange nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zangenbacken (25, 26) zwei Wälzkörper (55a, 55b bzw. 54a, 54b), trägt.

5. Zange nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) im Bereich der Zangenbacken (25, 26) zwei zueinander etwa parallel verlaufende, abgeflachte Außenflächen (23, 24) aufweist und daß jeder Zangenbacken (25, 26) in diesem Bereich einen etwa U-förmigen Gabelteil aufweist, dessen beide Gabelschenkel (25a, 25b bzw. 26a, 26b) den abgeflachten Hülsenteil zwischen sich aufnehmen und an den jeweils zugewandten, abgeflachten Außenflächen (23, 24) anliegen.

6. Zange nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Zangenbacken (25, 26) je Gabelschenkel (25a, 25b bzw. 26a, 26b) ein Wälzkörper (55a, 55b bzw. 54a, 54b), vorgesehen ist.

7. Zange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Zangenbacken (25, 26) der an einem Gabelschenkel (25a, 26b) angeordnete Wälzkörper mit Höhenversatz in bezug auf den am anderen Gabelschenkel (25b, 26a) angeordneten Wälzkörper (55b bzw. 54a) gehalten ist.

8. Zange nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zangenbacken (25, 26) um zur Längsachse der Hülse (20) jeweils querverlaufende Querachsen (27 bzw. 28) schwenkbar gehalten sind.

9. Zange nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querachse (27 bzw. 28) des jeweiligen Zangenbackens (25, 26) im Bereich zwischen dem Wälzkörper (55a, 54b), eines Gabelschenkels (25a, 26b) und dem Wälzkörper (55b, 54a), des anderen Gabelschenkels (25b, 26a) des jeweiligen Zangenbackens (25, 26) verläuft.

10. Zange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (54a, 54b) eines Zangenbackens (26) und diejenigen (55a, 55b) des anderen Zangenbackens (25) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

11. Zange nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungspunkte jedes Paares der Wälzkörper (54b, 55b, bzw. 54a, 55a), zumindest etwa auf einer gemeinsamen Geraden (G) liegen.

12. Zange nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Gerade (G) etwa parallel zu den Querachsen (27, 28) verläuft, um die die Zangenbacken (25, 26) schwenkbar sind.

13. Zange nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Gerade (G) sich innerhalb der Ebene erstreckt, die von den beiden Querachsen (27, 28) aufgespannt ist, um die die Zangenbacken (25, 26) schwenkbar sind.

14. Zange nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (54a, 54b bzw. 55a, 55b) in Aufnahmen (52a, 52b bzw. 53a, 53b), z. B. Bohrungen, des jeweiligen Zangenbackens (26 bzw. 25) aufgenommen und gehalten sind.

15. Zange nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (52a, 52b bzw. 53a, 53b), z. B. Bohrungen, jeweils eine ebene Grundfläche (59, 60) aufweisen, an der die zugeordneten Wälzkörper (54a, 54b bzw. 55a, 55b) jeweils anliegen können.