DE4143218C3 - Vorrichtung zur Verbindung von Schraubendreher-Einsätzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von Schraubendreher-Einsätzen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art weist ein längliches Aufnahmeteil am einen Längsende ein Sackloch mit Mehrkantquerschnitt und am anderen Längsende ein starr angebrachtes Antriebsteil auf. Das Sackloch dient zur Aufnahme eines entsprechend ausbildeten Schafts eines Schraubendreher-Einsatzes, eines sogenannten Bits, und enthält z. B. an seinem Boden einen eingeklebten Perma­ nentmagneten zum Festhalten des Einsatzes. Das Antriebs­ teil weist einen genormten Schaft zur Einführung in eine entsprechend ausgebildete Aufnahmeöffnung der Antriebs­ spindel einer Antriebsvorrichtung, z. B. eines pneumati­ schen oder elektrischen Schraubers auf. Alternativ kann das Antriebsteil auch in das übliche Aufnahmefutter einer elek­ trischen oder pneumatischen Bohrmaschine od. dgl. einge­ führt werden.

Ein Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht darin, daß die Drehmoment-Belastung ander Spitze des Einsatzes sehr plötzlich stark ansteigt, wenn der Schraubenkopf in der End­ phase des Einschraubens auf der Wand od. dgl. zum Aufle­ gen kommt. Eine Folge davon sind Beschädigungen der Spitzen der Schraubendreher-Einsätze oder der Schrauben­ köpfe.

Um eine Beschädigung der Spitze oder der Schrauben möglichst zu vermeiden, sind moderne Schrauber mit einer Drehmoment-Einstellmechanik ausgerüstet (DE 24 27 352 A1, DE 34 37 083 A1, DE 34 43 072 A1). Diese entkuppelt den Schrauber-An­ trieb, wenn ein vorgewähltes Drehmoment überschritten wird. Aber auch bei Anwendung einer solchen Einstellme­ chanik steigt die Belastung an der Spitze des Einsatzes bzw. an der Schraube in der Endphase des Schraubvorgangs schnell an, wenn auch nur bis zum Auslöse-Drehmoment. Ein schneller Verschleiß oder Bruch der Spitzen der Schrau­ bendreher-Einsätze oder der Schrauben tritt deshalb noch öfter auf.

Schließlich kann es auch während des Einschraubvor­ gangs zu starken Drehmomentschwankungen kommen, z. B. aufgrund eines sog. slip-stick-Effekts der Schraube. Dieser bewirkt eine stark schwingende Belastung der Schraubendreherspitze.

Es ist auch bereits bekannt, anstelle der üblichen genorm­ ten Einsätze sogenannte Torsionsbits zu verwenden, die plötzlich auftretende Belastungsspitzen durch Verwindung in einem im Durchmesser reduzierten Bereich des Schaftes des Bits abbauen sollen. Derartige Torsionsbits sind aber nicht nur erheblich teurer als normale Bits, sondern letzten Endes auch immer noch Verschleißteile, so daß ihr hoher Preis wirtschaftlich nicht gerechtfertigt erscheint.

Bei Elektroschraubern mit zum Festziehen von Muttern bestimmten Einsätzen ist es bekannt (US-PS 2 409 385), zwischen den Antriebsteilen und den Aufnahmeteilen aus Gummi od. dgl. bestehende Torsionselemente in Form von Rohren oder Stäben anzuordnen. Dadurch soll weniger ein Abbau von auftretenden Belastungsspitzen, als vielmehr er­ reicht werden, daß die Schraubereinsätze beim Festziehen einer Mütter ruckartig von dieser abgezogen werden, um da­ durch die Einsätze in der Endphase des Schraubvorgangs vor Stößen oder Schlägen zu schützen. Die daraus resultie­ renden Axialbewegungen sind bei Schraubendreher-Einsät­ zen unerwünscht, weshalb diese bekannte Einrichtung für Vorrichtungen der hier interessierenden Art nicht angewen­ det wird.

Schließlich ist es bei elektrischen Schlagschraubern mit zum Festziehen von Muttern bestimmten Einsätzen bereits bekannt (US 3 744 350), zwischen den Antriebsteilen und den Abtriebsteilen Federelemente derart vorzusehen, daß diese zu Beginn eines jeden Schlags aus einer Ruhelage heraus ausgelenkt werden und in der Pause zwischen zwei Schlägen wieder in die Ruhelage zurückfedern. Dadurch soll eine Drehmomentbegrenzung auch bei Schlagschraubern ermöglicht werden. Für eine Anwendung in Elektroschraubern mit kontinuierlich drehenden Antriebsteilen für Schraubendreher-Einsätze ist eine derartige Vorrichtung allerdings nicht anwendbar.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu­ grunde, eine Vorrichtung zur Verbindung von Schrauben­ dreher-Einsätzen so auszubilden, daß die auftretenden Bela­ stungsspitzen und -schwingungen abgefedert und gedämpft werden, ohne daß spezielle Schraubendreher-Einsätze ver­ wendet werden müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des An­ spruchs 1.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die Bela­ stungsspitzen innerhalb einer zwischen die Schraubendre­ her-Einsätze und das Antriebselement geschalteten Kupp­ lung und nicht innerhalb der Einsätze selbst aufgefangen werden. Daher können einerseits die üblichen genormten Einsätze weiter verwendet und bei Bedarf ausgewechselt werden. Andererseits kann die erfindungsgemäße Vorrich­ tung so preisgünstig hergestellt werden, daß sie sich im Ver­ gleich zur Anwendung teurer Spezial-Einsätze vergleichs­ weise schnell amortisiert. Gleichzeitig stellt die erfindungs­ gemäße Vorrichtung sicher, daß die Belastungsspitzen in der Endphase des Schraubvorgangs weich aufgefangen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem robust und daher für den Dauerbetrieb geeignet.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen seitlichen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen seitlichen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 4 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 3.

Nach Fig. 1 und 2 enthält die erfindungsgemäße Vorrich­ tung ein Aufnahmeteil 1 und ein Antriebsteil 2.

Das Aufnahmeteil 1 ist am Vorderende verjüngt und mit einem unrunden, vorzugsweise als Sechskant ausgebildeten, in Fig. 1 teilweise weggebrochen dargestellten Vorsprung 3 versehen, auf den eine Hülse 4 aufgezogen ist, deren Innen­ querschnitt dem des Vorsprungs 3 und dessen Außenquer­ schnitt dem Querschnitt des zylindrischen Hinterendes 5 des Aufnahmeteils 1 entspricht. In die Hülse 4 ist ein z. B. an die vordere Stirnseite des Vorsprungs 3 angeklebter Permanent­ magnet 6 eingesetzt, der einen auswechselbar in das offene Ende der Hülse 4 eingeschobenen Schraubendreher-Einsatz 7 axial in der Hülse 4 festhält. Im übrigen ist die Hülse 4 bei­ spielsweise auf den Vorsprung 3 aufgepreßt und dadurch fest mit dem Aufnahmeteil 1 verbunden.

Das Antriebsteil 2 enthält beim Ausführungsbeispiel ei­ nen Haltekörper 8, der eine zylindrische, z. B. als Sackloch ausgebildete und axial angeordnete Aufnahmeöffnung 9 aufweist, in der das zylindrische Hinterende 5 des Aufnah­ meteils 1 bzw. die zylindrische Hülse 4 mit Gleitsitz und da­ mit drehbar zu liegen kommen. Zwischen der hinteren Stirn­ wand des Endes 5 und dem Boden der Aufnahmeöffnung 9 ist ein Federelement 10 angeordnet, das z. B. wenigstens eine Teller-, Schrauben-, Kunststoff- oder Gummifeder ent­ hält und im Ausführungsbeispiel als Stapel von mehreren Tellerfedern ausgebildet ist. Das Federelement 10 kann durch die Aufnahmeöffnung 9 und/oder mittels eines zu­ sätzlichen, axial erstreckten, zylindrischen Zentrierstifts 11 zentriert sein.

Das Antriebsteil 2 ist an seinem von der Aufnahmeöff­ nung 9 entfernten Ende mit einem z. B. als Sechskant ausge­ bildeten Antriebsschaft 12 versehen, der in bekannter Weise in eine entsprechend ausgebildete Antriebsspindel eines Schraubers, das Futter einer Bohrmaschine od. dgl. gesteckt wird. Zur Aufnahme im Dreibackenfutter einer Bohrma­ schine ist auch ein zylindrischer Schaft möglich.

Der die Aufnahmeöffnung 9 umgebende Wandabschnitt des Antriebsteils 2 ist mit einer spiralförmigen Führung 14, vorzugsweise einer Nut oder einem Schlitz versehen, in die ein am Aufnahmeteil 1 angebrachter, radialer Ansatz 15 ragt. Dieser besteht vorzugsweise aus einem Stift, der in eine Querbohrung des Aufnahmeteils 1 vorzugsweise fest eingepreßt ist. Mittels einer Hülse 16, die in Fig. 2 teilweise weggebrochen dargestellt ist, wird die Führung 14 von au­ ßen abgedeckt. Die Hülse 16 wird nach dem Einsetzendes Aufnahmeteils 1 in die Aufnahmeöffnung 9 bis zu einem Anschlag aufgeschoben und dann mittels eines Abschluß­ rings 17 und eines Sprengrings 18 od. dgl. gesichert.

Die beschriebene Vorrichtung stellt eine Torsionskupp­ lung dar, die das Aufnahmeteil 1 mit dem Antriebsteil 2 in der gewünschten Drehrichtung um eine Längsachse 19 kop­ pelt, aber relative Drehbewegungen beider Elemente 1, 2 zueinander gegen eine elastische Kraft, nämlich die des Fe­ derelements 10, zuläßt. Dabei wirken die Bauteile 14, 15 gleichzeitig als zwischen den Teilen 1, 2 wirksame Einrich­ tung zur Umsetzung von relativen Drehbewegungen in rela­ tive Längsbewegungen. Die elastische Kraft ist hier in Längsrichtung wirksam. Dabei ist die Neigung der Führung 14 natürlich so gewählt, daß der Aufnahmekörper 1 immer dann, wenn das auf den Einsatz 7 ausgeübte Drehmoment beim Schraubvorgang zunimmt, allmählich relativ zum An­ triebsteil gedreht und dadurch gegen die Kraft des Federele­ ments 10 in der Aufnahmeöffnung 9 axial verschoben wird. Dadurch tritt der gewünschte Effekt ein, daß die Belastun­ gen im Bereich der Spitze des Einsatzes 7 insbesondere während der Endphase des Schraubvorgangs nicht abrupt einsetzen. Die Vorspannung des Federelements 10 wird so gewählt, daß die axiale Verschiebung erst bei einem Dreh­ moment auftritt, das höher als das Reibmoment beim Ein­ drehen der Schraube ist.

Der Anstieg des Drehmoments in der Endphase des Schraubvorgangs hängt wesentlich von der Form und Größe des Schraubenkopfs bzw. der Schraube ab. Bei einer kleine­ ren Schraube ist der Spitzenwert des Drehmoments naturge­ mäß kleiner als bei einer großen Schraube. Bei der beschrie­ benen Ausführungsform ist daher die Vorspannung des Fe­ derelements 10 auf einen Wert eingestellt, der bei kleineren Schrauben zu einer geringeren Verschiebung und Abfede­ rung führt und bei größeren Schrauben und entsprechend größeren Drehmomenten eine entsprechend größere axiale Verschiebung zur Folge hat.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 3 und 4, in der gleiche Teile mil denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 versehen sind, ist die elastische Kraft dagegen einstellbar. Im Gegensatz zu Fig. 1 und 2 weist ein Antriebs­ teil 22 hier einen Haltekörper 23 auf, der in einem in Fig. 3 und 4 oberen Bereich einen ersten Außengewindeabschnitt 24 und in einem in Fig. 3 und 4 unteren Bereich, der einen verringerten Querschnitt besitzt, einen zweiten Außenge­ windeabschnitt 25 aufweist. Auf den ersten Gewindeab­ schnitt 24 ist eine Kontermutter 26 aufgeschraubt. Auf den zweiten Gewindeabschnitt 25 ist eine Verstellmutter 27 auf­ gedreht, die einen der Kontermutter 26 entsprechenden Au­ ßenquerschnitt aufweist. Ihr Innenmantel enthält einen in Fig. 3 und 4 unteren Innengewindeabschnitt, der einen redu­ zierten Querschnitt besitzt und auf den zweiten Außenge­ windeabschnitt 25 des Haltekörpers 23 paßt, und einen in Fig. 3, 4 oberen, gewindelosen Abschnitt, der den breiteren Abschnitt des Haltekörpers 23 umgibt und im wesentlichen dieselbe Aufgabe wie die Sicherungshülse 16 nach Fig. 1 und 2 hat. Am Übergang vom kleineren zum größeren Quer­ schnitt weist der Innenmantel der Verstellmutter 27 eine Schulter 28 auf.

Der axiale Verstellweg der Verstellmutter 27 ist auf der ei­ nen Seite durch ihre Schulter 28, die mit einer am Übergang vom Abschnitt 24 zum Abschnitt 25 des Haltekörpers 23 be­ findlichen Schulter 29 zusammenwirkt, und auf der anderen Seite durch den Sprengring 18 begrenzt. Die Kontermutter 26 dient zur Sicherung der eingestellten Lage der Verstell­ mutter 27.

Die Verstellmutter 27 unterfaßt mit ihrer Schulter 28 den Ansatz 15. Wird sie daher in Fig. 3, 4 so gedreht, daß sie gleichzeitig axial nach oben (unten) verschoben wird, dann wird der Ansatz 15 in der Führung 14 gegen (durch) die Kraft des Federelements 10 ebenfalls nach oben (unten) ver­ schoben und dadurch das Federelement 10 stärker (weniger stark) vorgespannt. Infolgedessen tritt eine weitere Ver­ schiebung des Aufnahmeteils 1 erst ein, wenn das auf ihn wirkende Drehmoment größer ist, als der Vorspannung des Federelements 10 entspricht.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiele beschränkt, die sich auf vielfache Weise ab­ wandeln lassen. Beispielsweise wäre es im Gegensatz zu Fig. 1 bis 4 möglich, anstelle des Antriebsteils 2, 22, das Aufnahmeteil 1 als Haltekörper auszubilden und dazu auf seiner dem Antriebsteil zugewandten Seite jeweils mit einer Aufnahmeöffnung zu dessen drehbarer Lagerung aus­ zubilden. Entsprechend könnte der Ansatz 15 am Antriebs­ teil und die spiralförmige Führung 14 am Aufnahmeteil aus­ gebildet sein. Dabei könnten die Führung 14 und der Ansatz 15 auch ganz weggelassen werden, in welchem Fall die Ein­ richtung zur Umsetzung von relativen Drehbewegungen in relative Längsbewegungen beispielsweise durch zusam­ menwirkende Außen- bzw. Innengewindeabschnitte an den Teilen 1, 2 ersetzt werden könnten. Dazu eignet sich vorzugsweise ein leichtgängiges, steiles Trapezge­ winde. Weiterhin können andere als die dargestellten Mittel vorgesehen sein, um die Aufnahmeteile mit den Einsätzen und/oder die Antriebsteile mit dem Schrauber od. dgl. zu verbinden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Verbindung von Schraubendreher-Einsätzen (7) mit einem Aufnahmeteil (1) für die Einsätze (7), einem Antriebsteil (2, 22) für das Aufnahmeteil (1), wobei eines der Teile einen mit einer Aufnahmeöffnung (9) versehenen Haltekörper (8, 23) enthält, während das andere Teil in der Aufnahmeöffnung (9) gelagert ist, und einer Torsionskupplung, die das Aufnahmeteil (1) in Drehrichtung mit dem Antriebsteil (2, 22) koppelt und eine zwischen dem Antriebsteil (2, 22) und dem Aufnahmeteil (1) wirksame Einrichtung zur Umsetzung der relativen Dreh- bzw. Winkelbewegungen in relative Längsbewegungen derart aufweist, daß zum elastisch, dämpfend wirkenden Abbau von Belastungsspitzen relative Dreh- bzw. Winkelbewegungen beider Teile zueinander möglich sind und das Aufnahmeteil (1) beim Schraubvorgang gegen die Kraft eines Federelements (10) in der Aufnahmeöffnung (9) axial verschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (8, 23) eine zylindrische, als Sackloch ausgebildete Aufnahmeöffnung (9) aufweist, die ein zylindrisches Hinterende (5) des anderen Teils (1) drehbar aufnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umset­ zung von relativen Drehbewegungen in relative Längsbewegungen aus einem Außen­ gewindeabschnitt an einem der Teile und einem in diesen eingeschraubten Innengewinde­ abschnitt am anderen Teil besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umsetzung von relativen Drehbewegungen in relative Längsbewegungen eine spiralförmi­ ge Führung (14), die in einem die Aufnahmeöffnung (9) des einen Teils umgebenden Wandabschnitt ausgebildet ist, und einen am anderen Teil angebrachten, mit der Führung (14) zusammenwirkenden Ansatz (15) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) zwischen dem Boden der Aufnahmeöffnung (9) und dem Hinterende (5) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) wenigstens eine Tellerfeder enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) wenigstens eine Schraubenfeder enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) wenigstens eine Kunststoff- oder Gummifeder enthält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (14) durch eine auf das eine Teil aufgeschobene Hülse (16) abgedeckt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kraft des Federelements (10) einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil einen Außengewindeabschnitt (25) aufweist, auf den eine in axialer Richtung auf den Ansatz (15) einwirkende Verstellmutter (27) aufgedreht ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil einen Gewindeabschnitt (24) aufweist, auf den eine Kontermutter (26) für die Verstellmutter (27) aufgedreht ist.