DE4127085C2 - Pneumatisches Schraubgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Schraubgerät mit einem Zylinder, in dem ein Schraubendreherkolben hin- und herbewegbar sitzt, der bei seiner Hubbewegung eine Nabe mitnimmt, die dreh­ fest mit einer Motorwelle verbunden und an ihrem in Schraubrich­ tung vorderen Endbereich mit einem Schraubendreher gekoppelt ist, und mit einem Zustellkolben zur Hin- und Herbewegung eines Schraubkopfs des Schraubgerätes.

Der Zustellkolben eines derartigen pneumatischen Schraubgeräts führt nach Zufuhr einer Schraube in den Schraubkopf, dessen Klinkenbacken die Schraube halten, einen Vorhub aus, um die Schraube zum Eindrehen in ein Werkstück zu positionieren, wor­ aufhin der Schraubendreherkolben den Schraubendreher vorrückt, der die Schraube einschraubt. Anschließend erfolgt der Rückhub des Zustellkolbens, so daß eine eventuell nicht eingedrehte Schraube von dem vorgeschobenen Schraubendreher aus dem Schraub­ kopf aus­ gestoßen wird, woraufhin der Rückhub des Schraubendreher­ kolbens den Schraubtakt beendet.

Bei den bisher bekannten pneumatischen Schraubgeräten ist der Zustellkolben koaxial zu dem Schraubendreherkolben vor diesem in einem gemeinsamen Zylinder angeordnet, so daß die mit dem Schraubendreherkolben axial bewegte Nabe, die relativ zu dem Schraubendreherkolben drehbar ist, den ringförmigen Zustellkolben mittig durchgreift. Da der Zu­ stellkolben zur glatten Ausführung seiner Hubbewegungen eine beträchtliche Kolbenfläche benötigt, steht für die Nabe nur der Innendurchmesser in dem Zylinder zur Verfügung, den der Zustellkolben bei Gewährleistung einer hinreichen­ den Kolbenfläche freiläßt.

Die Größe des Drehmoments, das die Nabe auf den Schrauben­ dreher übertragen kann, hängt hauptsächlich von dem Durch­ messer der Nabe ab, d. h. einem bestimmten Drehmoment ist ein zugehöriger Nabendurchmesser zugeordnet. Wenn das pneumatische Schraubgerät für große Schrauben oder spe­ zielle Anwendungsfälle ein großes Drehmoment aufbringen soll, dann erfordert die bisherige axiale Anordnung der beiden Kolben innerhalb eines einzigen Zylinders einen beträchtlichen Durchmesser des letzteren. Wenn -wie dies häufig der Fall ist- mehrere pneumatische Schraubgeräte gleichzeitig nebeneinander eingesetzt werden, hat dies zur Folge, daß die gegenseitigen Abstände der einzu­ drehenden Schrauben verhältnismäßig groß sein müssen, so daß die Schraubgeräte für kleine Schraubenabstände nicht einsetzbar sind.

Die US-PS 3 592 248 offenbart ein Schraubgerät mit einer ein­ zigen Kolben/Zylinderanordnung, deren Aufgabe darin besteht, den gesamten Drehmechanismus einschließlich des Motors des Gerätes hin- und herzubewegen. Diese Kolben/Zylinderanordnung ist seit­ lich an dem Hauptgehäuse des Schraubgerätes angebracht. Der Schrauberkopf ist nicht axial beweglich, so daß das vorbekannte Gerät keine Zustell/Zylinder-Anordnung aufweist. Wenn mit dem vorbekannten Schraubgerät ein Schraubvorgang ausgeführt wird, wird der in dem Zylinder sitzende Kolben nach unten bewegt, wobei ein Joch eine Hülse nach unten mitnimmt, die den gesamten Drehmechanismus einschließlich des Motors nach unten bewegt. Im Verlaufe der Abwärtsbewegung der Hülse werden Klauen aufeinander zu bewegt, die den Schaft einer Schraube zwischen sich einklem­ men. Schließlich werden die beiden Klauen nach außen ver­ schwenkt, wodurch die Schraube freigegeben wird, so daß diese eingedreht werden kann. Bei diesem vorbekannten Schraubgerät ist der Schraubendreher direkt mit der Motorwelle verbunden, die zwangsläufig einen kleinen Durchmesser hat, weshalb nur ein kleines Drehmoment übertragen werden kann.

Auch die US-PS 2 973 021 offenbart ein Schraubgerät, das eine einzige Kolben/Zylinderanordnung hat, die im Gegensatz zu dem Schraubgerät der vorstehend diskutierten US-PS 3 592 248 den Schrauberkopf hin- und herbewegt, während der gesamte Drehmecha­ nismus, der in dem Hauptgehäuse untergebracht ist, stationär verbleibt. Auch bei diesem vorbekannten Schraubgerät ist der Schraubendreher direkt mit der Motorwelle gekoppelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pneumatisches Schraubgerät der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß es ein großes Drehmoment bei verhältnismäßig geringer Baubreite oder Bauhöhe aufbringen kann, so daß der minimale Schraubenabstand bei gleichzeitigem Einsatz mehrerer Schraubgeräte verringert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge­ kennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubgerät sitzt der Zustellkolben in einem zweiten, zusätzlichen Zylinder, welcher neben dem ersten Zylinder, vorzugsweise in Schraubrichtung unterhalb von diesem angeordnet ist. Dieser Zustellzylinder ist parallel zu dem Schraubendreherzylinder angeordnet, und eine Verbindungs­ einrichtung, die einen mit dem Zustellkolben verbundenen Kopf­ abschnitt, der in einem von der eigentlichen Zustellkolben- Zylinderkammer getrennten, nicht mit Druckluft Beaufschlagfen Zylinderabschnitt hin- und herbewegbar sitzt und einen mit dem Schraubkopf antriebsmäßig verbundenen Mitnehmer aufweist, stellt die antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Zustellkolben und dem Schraubkopf des Schraubgeräts mit dessen Klinkenbock, Klinken­ backen etc. her.

Die antriebsmäßige Verbindung des Zustellkolbens mit dem Schraubkopf erfordert erheblich weniger Raum in dem Schrauben­ dreherzylinder als der ringförmige Zustellkolben, der bei den bisher bekannten Schraubgeräten axial vor dem Schraubendreher­ kolben angeordnet ist, so daß bei dem erfindungsgemäßen Schraub­ gerät der Nabendurchmesser unter Beibehaltung des Durchmessers des Schraubendreherzylinders beträchtlich vergrößert werden kann. Damit kann ein entsprechend höheres Drehmoment übertragen werden, ohne daß die durch den Durchmesser des Schraubendreherzylinders vorgegebene Abmessung des Geräts erhöht wird.

Mit großem Vorteil wird vorgeschlagen, daß die Verbin­ dungseinrichtung eine Mitnehmerhülse oder Führungshülse enthält, die verschieblich in dem Schraubendreherzylinder bzw. dessen vorderer Verlängerung, koaxial zu dem Schrau­ bendreherkolben und der Nabe, angeordnet ist. Diese Mit­ nehmerhülse, die lediglich eine mechanische Verbindung zu dem Schraubkopf schafft, benötigt eine sehr viel kleinere Querschnittsfläche als ein in diesem Bereich angeordneter Zustellkolben gemäß dem Stand der Technik, so daß für die Nabe ein sehr viel größerer innerer Freiraum verbleibt. Die Mitnehmerhülse sollte mit geringem Spiel in dem Zy­ linderrohr sitzen, damit ihre Bewegung nicht durch Wand­ reibung behindert wird.

Des weiteren wird vorgeschlagen, daß der Mitnehmer einen axialen Schlitz oder ein axiales Langloch in der Zylinderwand bzw. den Zylinderwänden zwischen der Mitnehmerhülse und dem Kopfabschnitt des Zustellkolbens durchgreift und diese Bauteile miteinander verbindet. Die Ausbildung des Lang­ lochs in dem genannten Bereich ist deshalb möglich, da der Zylinderabschnitt keine Druckkammer ist.

Der Mitnehmer kann ein Stift sein, der in eine Bohrung des Kopfabschnitt des Zustellkolbens und in eine Bohrung der Mitnehmerhülse eingreift. Dabei kann der Stift z. B. fest in den Kopfabschnitt eingebaut sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubgerät ist durch die An­ ordnung eines gesonderten Zustellzylinders neben dem Schraubendreherzylinder, vorzugsweise in Schraubrichtung unter diesem, ein erheblicher Freiraum im vorderen Bereich des Schrauben­ dreherzylinders bzw. dessen vorderer Verlängerung ge­ schaffen, der dazu genutzt wird, den Durchmesser der Nabe mit der Kupplung für den Schraubendreher zu ver­ größern. Durch die Anordnung des zusätzlichen Zylinders vergrößern sich zwar die Querschnittsabmessungen des Schraubgeräts in diesem Bereich, d. h. bei vertikaler Anordnung der zwei Zylinder vergrößert sich die Bauhöhe beträchtlich, die Baubreite hingegen ist erheblich kleiner als bei der herkömmlichen Bauweise mit nur einem einzigen Zylinder. Die größere Bauhöhe des erfindungsgemäßen Schraub­ gerätes stellt keinen Nachteil dar, weil in einer Richtung stets ausreichend Platz zum Einsatz des Gerätes vorhanden ist, so daß die kritische Querschnittsabmessung für mini­ male Schraubenabstände bei gleichzeitigem Einsatz mehrerer Schraubgeräte die Baubreite ist, die bei dem erfindungs­ gemäßen Gerät erheblich herabgesetzt ist. Beispielsweise läßt sich bei einer Baubreite von ca. 50 mm ein maximales Drehmoment übertragen, welches bei einem herkömmlichen Schraubgerät mit einem einzigen Zylinder einen Durchmesser von ca. 70 mm erfordert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der vordere Zylinderabschnitt, in dem der Zustell­ kolben-Kopfabschnitt sitzt, durch eine Zwischenwand luft­ dicht von der dahinter befindlichen Druckluft-beauf­ schlagten Zylinderkammer getrennt ist, in der der eigent­ liche Zustellkolben zur Hin- und Herbewegung beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar ist.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß die Zwischenwand von der Kolbenstange durchgriffen ist, die den Zustellkolben mit seinem Kopfabschnitt verbindet. Die Durchgangsbohrung ist mittels Dichtungen gegenüber der Stange abgedichtet.

Vorteilhafterweise sollte der Außendurchmesser der Nabe nur geringfügig kleiner sein als der Innendurchmesser der Mitnehmerhülse, wodurch das Widerstandsmoment der Nabe und damit ihre Festigkeit möglichst groß wird und sie ein ma­ ximales Drehmoment übertragen kann. Der Außendurchmesser der Kupplung kann mit dem Außendurchmesser der Nabe über­ einstimmen. Das zwischen der Mitnehmerhülse und der Nabe verbleibende Spiel sollte gewährleisten, daß bei Drehung der Nabe relativ zu der Mitnehmerhülse keine Reibungskräfte auftreten.

Der Schraubendreherkolben, der im hinteren Bereich des zugehörigen Zylinders die Nabe ringförmig umgreift, hat zweckmäßigerweise eine dem Schraubkopf zugewandte Rück­ hub-Kolbenfläche, die etwa mit der ringförmigen Quer­ schnittsfläche der Mitnehmerhülse übereinstimmt. Genauer gesagt ist die ringförmige Kolbenfläche etwas größer als die Querschnittsfläche der Mitnehmerhülse, da zwischen der letzteren und der Nabe der vorstehend erwähnte Spalt verbleibt, während die Kolbenfläche bis zur Nabe reicht. Die Nabe sollte demnach über ihre Lange einen durch­ gehend gleichen Durchmesser haben, ebenso wie der Zylin­ der im Bereich der Mitnehmerhülse und des Schrauben­ dreherkolbens.

Für den Rückhub des Schraubendreherkolbens steht damit zwar nur eine verhältnismäßig kleine Kolbenfläche zur Verfügung, jedoch ist diese vollkommen ausreichend, da beim Rückhub des Schraubendreherkolbens nur dessen Gewicht (unter Einschluß der mit ihm verbundenen Bauteile) über­ wunden werden muß.

Für den Vorhub des Schraubendreherkolbens ist hingegen eine erheblich größere Kraft und damit eine erheblich größere wirksame Kolbenfläche erforderlich. Hierzu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Motorwelle in eine Sackbohrung der Nabe eingreift und daß zum Vorhub des Schraubendreherkolbens Druckmittel, d. h. vorzugsweise ein Öl-Druckluft-Gemisch, in den nicht abgedichteten Zwischen­ raum zwischen der in Schraubrichtung vorderen Stirnfläche der Motorwelle und der gegenüberliegenden Bodenfläche der Sackbohrung ein­ tritt, so daß als wirksame Kolbenfläche für den Vorhub des Schraubendreherkolbens die gesamte kreisförmige Innen­ fläche des Zylinders zur Verfügung steht. Eine derartige Ausbildung ist bereits in der DE 36 13 908 C2 des Anmel­ ders der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen. Diese Ausgestaltung ist zur Maximierung des Naben­ durchmesers bei möglichst geringem Zylinderdurchmesser besonders vorteilhaft, da für den eigentlichen Ringkolben nur sehr wenig, für den Rückhub hinreichende Querschnitts­ fläche benötigt wird, während der große Nabendurchmesser die für den Vorschub maßgebliche Kolbenfläche nicht herabsetzt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungs­ gemäßes Schraubgerät im Bereich des zusätz­ lichen Zylinders und

Fig. 2 einen Querschnitt A-A der Fig. 1.

Das Schraubgerät enthält in der in den Figuren dargestellten Lage einen oberen Schraubendreherzylin­ der 1, unter dem ein allgemein mit 2 bezeichneter Zu­ stellzylinder angebracht ist. Der Zustellzylinder 2 ent­ hält eine Zustellkolben-Zylinderkammer 3, in der ein Zustellkolben 4 sitzt, der durch Zufuhr von Druckluft durch Druckluftleitungen 5 und 6 hin- und herbewegbar ist.

Der Zustellkolben 4 ist über eine Stange 7 mit einem Kopf­ abschnitt 8 verbunden, der in einem vorderen, nicht von Druckluft beaufschlagten Zylinderabschnitt 9 sitzt. Die Stange 7 durchgreift eine mittige Bohrung einer Zwischen­ wand 10, die die Kammern 3 und 9 luftdicht trennt, wozu eine Ringdichtung 11 vorgesehen ist.

Der Kopfabschnitt 8 sitzt verschieblich auf einem Stift 12, der einenends in das Zwischenstück 10, anderenends in ein Zylinderendstück 13 eingebettet ist und außerdem einen Anschlag 14 axial führt, dessen Position mittels einer Einstellschraube 15 einstellbar ist.

In den Kopfabschnitt 8 ist ein Mitnehmerstift 16 einge­ bettet, der miteinander fluchtende Langlöcher 17 und 18 in einem Zylinderrohr 19 des vorderen Zylinderabschnitts 9 und einem angrenzenden Zylinderrohr 20 des oberen Zy­ linders durchgreift und in eine Bohrung einer Mitnehmer­ hülse 21 eingreift, die mit dem vorderen Schraubkopf 22 des Schraubgeräts fest verbunden ist.

Innerhalb der Mitnehmerhülse 21 sitzt mit geringem radialen Spiel eine Nabe, die mit dem in der Figur nicht darge­ stellte, im hinteren, d. h. rechten Bereich der Fig. 1 angeordneten Schraubendreherkolben zur gemeinsamen axialen Bewegung verbunden ist. Die Nabe hat einen durchgehend gleichen Durchmesser und ist an ihrem Kopfabschnitt mittels einer nicht dargestellten Schnellkupplung mit dem eben­ falls nicht dargestellten Schraubendreher verbunden. Auf die Darstellung dieser Bauteile kann hier verzichtet werden, da sie an sich bekannt sind.

Wenn durch die Leitung 5 Druckluft in die Zylinderkammer 3 eingeführt wird, wird der Zustellkolben 4 gemeinsam mit seinem Kopfabschnitt 8 in der Figur nach links ver­ schoben, wobei der Mitnehmerstift 16 die Hülse 21 und den Schraubkopf 22 mitnimmt. Dann wird die Nabe, für die in dem zugehörigen Zylinder 1 ein durchgehend gleich großer Querschnitt zur Verfügung steht, zusammen mit dem nicht dargestellten Schraubendreher vorgerückt, um den Schraubvorgang vorzunehmen.

Durch die zusätzliche Anordnung des Zustellzylinders 2 läßt sich für ein vorgegebenes Schraubendreher-Dreh­ moment die Breite B des Schraubgeräts beträchtlich ver­ ringern, so daß mehrere nebeneinander angeordnete Schraub­ geräte einen erheblich kleineren Achsabstand haben. Damit sind erheblich kleinere Schraubenabstände möglich als bei herkömmlichen Schraubgeräten. Die vergrößerte Bauhöhe H ist dabei nicht von Nachteil, da in einer Richtung stets ausreichend Raum zum Einsatz des Gerätes zur Verfügung steht. Der Zustellzylinder kann auch oberhalb des Schraubendreher­ zylinders oder seitlich an diesem angeordnet sein.

Claims (9)

1. Pneumatisches Schraubgerät, mit einem Zylinder, in dem ein Schraubendreherkolben hin- und herbewegbar sitzt, der bei seiner Hubbewegung eine Nabe mitnimmt, die drehfest mit einer Motorwel­ le verbunden und an ihrem in Schraubrichtung vorderen Endbereich mit einem Schrau­ bendreher gekoppelt ist, und mit einem Zustellkolben zur Hin- und Herbewegung eines Schraubkopfs des Schraubgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustellkolben (4) in einem weiteren, getrennten Zylinder (2) sitzt, welcher in Schraubrichtung neben, vorzugsweise unter dem ersten Zylinder (1) parallel zu diesem angeordnet ist, und daß der Zustellkolben (4) über eine Verbindungseinrichtung (7, 8, 16, 21) mit dem Schraubkopf (22) des Schraubgerätes gekoppelt ist, wobei die Verbindungseinrichtung einen mit dem Zustell­ kolben (4) verbundenen Kopfabschnitt (8), der in einem von der eigentlichen Zustellkolben-Zylinderkammer (3) getrennten, nicht mit Druckluft beaufschlagten Zylinderabschnitt (9) hin- und herbewegbar sitzt, und einen Mitnehmer (16) aufweist, der mit dem Schraubkopf (22) antriebsmäßig verbunden ist.

2. Schraubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung ferner eine Mitnehmerhülse (21) aufweist, die verschieblich in dem ersten Zylinder (1) angeordnet ist.

3. Schraubgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (16) ein axiales Langloch bzw. axiale Langlöcher (17, 18) in der Zylinderwand bzw. den Zylinderwänden (19, 20) zwischen der Mitnehmerhülse (21) und dem Kopfabschnitt (8) durchgreift und diese miteinander verbindet.

4. Schraubgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer ein Stift (16) ist, der in eine Bohrung des Kopfabschnitts (8) und in eine Bohrung der Mitnehmerhülse (21) eingreift.

5. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in Schraubrichtung vordere Zylinderabschnitt (9) durch eine Zwischenwand (10) luftdicht von der dahinter befind­ lichen Druckluft-beaufschlagten Zylinderkammer (3) getrennt ist, in der der eigentliche Zustellkolben (4) sitzt.

6. Schraubgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand von einer Stange (7) durchgriffen ist, die den Zustellkolben (4) mit dessen Kopfabschnitt (8) verbindet.

7. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (23) einen Außendurchmesser hat, der nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Mitnehmerhülse (21).

8. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubendreherkolben für den Rückhub eine Kolbenfläche hat, die im wesentlichen mit der ringförmigen Querschnittsfläche der Mitnehmerhülse (21) über­ einstimmt.

9. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle in eine Sackbohrung der Nabe einreift und daß zum Vorhub des Schraubendreherkolbens Druckmittel in den nicht abgedichteten Zwischenraum zwischen der in Schraubrichtung vorderen Stirnfläche der Motorwelle und der gegenüberliegenden Bodenfläche der Sackbohrung eintritt, so daß als wirksame Kol­ benfläche des Vorhubs des Schraubendreherkolbens die gesamte kreisförmige Innenfläche des Zylinders (1) zur Verfügung steht.