WO2011057808A1 - Vorrichtung zur führung von schrauben beim eindrehen - Google Patents

Vorrichtung zur führung von schrauben beim eindrehen Download PDF

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    • F16B41/002—Measures against loss of bolts, nuts or pins

Definitions

  • the invention relates to a device for guiding screws when screwing. It is intended for single use.
  • the invention described is particularly useful also for screwing robots, as it allows easy feeding from magazines because of the free configurability of the outer shell.
  • a guide for screws for single use for screwing characterized in that the guide is constructed of an outer envelope body and one or more guide ring / s, wherein the outer envelope body at least one narrower in the upper part, in the lower part has further bore, and the guide ring is in the initial state in the upper narrower part of the bore of the enveloping body, and the guide ring is designed so that its inner diameter in the relaxed state is at least as large as the diameter of the screw head to be inserted, wherein the guide ring is designed so that its inner diameter can be reduced to the outer diameter of the screw by constraining its outer diameter by the narrower upper part of the envelope, and the guide ring is designed so that it can relax and thus increase the diameter as soon as the forced limitation of the outer diameter is eliminated , And a screw in the initial state of the guide can be inserted into the guide ring, and after screwing the screw of the guide ring can be offset with this in the relaxed state in the lower further part of the bore of the enveloping body.
  • the invention achieves its purpose in that a screw when screwing initially by one or more guide ring (s) is guided so that their degrees of freedom in the movement is limited to rotation and axial displacement.
  • the guide rings are in turn inserted into an outer shell (drawing 1).
  • the guide rings are designed so that they expand and release a sufficiently large opening for the passage of the screw head, as soon as they have enough space. This occurs as soon as the guide rings leave the region of the envelope when screwing in the screw, in which they are prevented from expanding (drawing 2). This ensures that the guide device can be easily removed after screwing the screw.
  • the invention has further features.
  • the device according to the invention consists of an outer enveloping body and one or more guide rings, which are inserted in bores of the enveloping body.
  • the outer envelope is preferably a solid.
  • the enveloping body has at least one bore or cavity or chamber whose diameter is lower in the upper part than in the lower part.
  • the hole is round.
  • the upper narrow region and the lower wide region of the enveloping body can also assume other inner surface shapes of the bores.
  • Each guide ring is preferably an approximately annular, reversibly deformable structure.
  • Each guide ring is designed so that its inner diameter in the relaxed state is at least as large as the diameter of the screw head.
  • Each guide ring is preferably designed so that its inner diameter can be reduced by forced limitation of the outer diameter.
  • Each guide ring is designed so that it relaxes and thus increases the diameter as soon as the forced limitation of the outer diameter is eliminated.
  • Each guide ring is in the initial state in the upper, narrow part of the bore. Inside the guide ring is the screw or the screw can be inserted into the guide ring. The guide ring is compressed or maximally compressed in this state, so that it gives the screw grip.
  • Guide rings are preferably used rotatably and displaceably in the enveloping body. By bias or an easily breakable adhesive bond premature fall out of the screw is prevented.
  • the guide rings are therefore preferably connected non-positively to the upper inner surface of the enveloping body.
  • It can be used a single guide ring or more guide rings. Multiple guide rings with different inner diameters can be used to adapt to conical screws.
  • the guide rings can be designed as snap rings made of resilient material.
  • the guide rings consist of several separable elements, which can disintegrate in the relaxed state into several separate components.
  • the guide ring elements are positioned and fixed by the narrow upper bore of the envelope.
  • An inserted or between the guide rings present screw is held by traction or preferably by positive engagement.
  • a transverse section of the outer diameter of the screw is completely enclosed by at least part of the inner diameter of the guide ring. This type of bracket improves the screw guide.
  • the guide rings or their elements are preferably carried down.
  • screwing in the guide ring is entrained inertially relative to the screw until the guide ring emerges completely in the lower wide area of the enveloping body.
  • the guide rings Upon exiting into the wide lower region of the enveloping body, the guide rings open or widen, or the guide-ring elements disintegrate into several components.
  • the resulting opening or the inner diameter of the guide rings is now larger than the maximum screw diameter, so in particular of the screw head so that it is released and can pass down.
  • the guide or the guide device or its components can be easily removed.
  • the guide rings can be designed as windings made of resilient material. In this case, the expansion takes place in that the winding opens. This variant is preferred in terms of manufacturing technology.
  • the guide rings can be designed as rings made of elastically compressible material.
  • Enclosures with multiple holes can be used as a template for multiple screws.
  • the invention is suitable for screwing in screws quickly and precisely. In particular, it prevents unintentional skewing when screwing self-tapping screws into wood or similar materials.
  • the simple construction of the invention allows a low-cost production, so that the described guide can be delivered together with a screw as a unit (cartridge).
  • it is also suitable for use with screws which are shorter than the thickness of a human finger and therefore are particularly difficult to manually guide.
  • Templates with multiple screws are particularly suitable for use in mass production of objects in which regular connections are made by several closely spaced screws.
  • FIG. 1 (initial state):
  • FIG. 2 final state:

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es erleichtert, Schrauben einzudrehen. Die Erfindung erreicht ihren Zweck dadurch, dass eine Schraube (3) beim Eindrehen zunächst durch einen oder mehrere Führungsring (e) (2) so geführt wird, dass ihre Freiheitsgrade in der Bewegung auf Rotation und axiale Verschiebung begrenzt wird. Die Führungsringe (2) sind ihrerseits in eine äußere Hülle (1) eingesetzt (Zeichnung 1). Die Führungsringe sind so ausgeführt, dass sie sich ausdehnen und eine ausreichend große Öffnung für den Durchtritt des Schraubenkopfs freigeben, sobald sie dazu genügend Raum haben. Dies tritt ein, sobald die Führungsringe beim Eindrehen der Schraube jenen Bereich des Hüllkörpers verlassen, in dem sie an der Ausdehnung gehindert werden. Damit wird erreicht, dass die Führungsvorrichtung nach Eindrehen der Schraube leicht abgenommen werden kann.

Description

Vorrichtung zur Führung von Schrauben beim Eindrehen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung von Schrauben bei Eindrehen. Sie ist zum einmaligen Gebrauch bestimmt.
Derzeit ist üblich, Schrauben beim Eindrehen von Hand oder unter Zuhilfenahme von Pinzetten oder ähnlichen Werkzeugen zu fixieren. Dieses Verfahren ist langsam, führt häufig zu unbeabsichtigter Schrägstellung der Schrauben und impliziert Verletzungsrisiko durch mögliches abgleiten des Schraubendrehers.
In der Robotik werden verschiedene mechanische Vorrichtungen zum greifen und führen von Schrauben verwendet. Ebenso existieren Handschrauber mit mechanischen Vorrichtungen zum greifen von Schrauben. Diese Vorrichtungen sind von der Aufgabenstellung, nicht aber vom technischen Prinzip mit der Erfindung vergleichbar: bekannte Vorrichtungen sind Bestandteile des Schraubwerkzeugs, während die hier beschriebene Vorrichtung eine zum einmaligen Gebrauch gedachte Führung ist, welche mit der darin eingesetzten Schraube in der Art einer Patrone zu einer Einheit kombiniert ist.
Die beschrieben Erfindung ist insbesondere auch für Schraubroboter nützlich, da sie wegen der freien Gestaltbarkeit der äußeren Hülle einfache Zuführung aus Magazinen ermöglicht.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung eine kostengünstige Schraubenführung bereitzustellen, mit der eine einfache und schnelle Zuführung auch für Schraubroboter ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Führung für Schrauben zur einmaligen Verwendung zum Eindrehen, gekennzeichnet dadurch, dass die Führung aus einem äußeren Hüllkörper und einem oder mehreren Führungsring/en aufgebaut ist, wobei der äußere Hüllkörper mindestens eine im oberen Teil engere, im unteren Teil weitere Bohrung aufweist, und der Führungsring im Ausgangszustand im oberen engeren Teil der Bohrung des Hüllkörpers liegt, und der Führungsring so ausgeführt ist, dass sein Innendurchmesser in entspanntem Zustand mindestens so groß wie der Durchmesser des einzusetzenden Schraubkopfs ist, wobei der Führungsring so ausgeführt ist, dass sein Innendurchmesser durch erzwungene Begrenzung seines Außendurchmessers durch den engeren oberen Teil des Hüllkörpers auf den Außendurchmesser der Schraube reduziert werden kann, und der Führungsring so ausgeführt ist, dass er sich entspannen kann und damit den Durchmesser vergrößern kann, sobald die erzwungene Begrenzung des Außendurchmessers wegfällt, und eine Schraube im Ausgangszustand der Führung in den Führungsring eingesetzt werden kann, und nach Eindrehen der Schraube der Führungsring mit dieser in den entspanntem Zustand in den unteren weiteren Teil der Bohrung des Hüllkörpers versetzt werden kann.
Die Erfindung erreicht ihren Zweck dadurch, dass eine Schraube beim Eindrehen zunächst durch einen oder mehrere Führungsring(e) so geführt wird, dass ihre Freiheitsgrade in der Bewegung auf Rotation und axiale Verschiebung begrenzt wird.
Die Führungsringe sind ihrerseits in eine äußere Hülle eingesetzt (Zeichnung 1 ).
Die Führungsringe sind so ausgeführt, dass sie sich ausdehnen und eine ausreichend große Öffnung für den Durchtritt des Schraubenkopfs freigeben, sobald sie dazu genügend Raum haben. Dies tritt ein, sobald die Führungsringe beim Eindrehen der Schraube jenen Bereich des Hüllkörpers verlassen, in dem sie an der Ausdehnung gehindert werden (Zeichnung 2). Damit wird erreicht, dass die Führungsvorrichtung nach Eindrehen der Schraube leicht abgenommen werden kann. In bevorzugten Ausführungen weist die Erfindung weitere Merkmale auf.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem äußerem Hüllkörper und einem oder mehreren Führungsringen, die in Bohrungen des Hüllkörpers eingesetzt sind.
Der äußere Hüllkörper ist bevorzugt ein Festkörper. Der Hüllkörper weist mindestens eine Bohrung oder Aushöhlung bzw. Kammer auf, deren Durchmesser im oberen Teil geringer als im unteren Teil ist. Vorzugsweise ist die Bohrung rund. Der obere enge Bereich und der untere weite Bereich des Hüllkörpers können aber auch andere Innenflächenformen der Bohrungen annehmen.
Jeder Führungsring ist bevorzugt ein annähernd ringförmiges, reversibel deformierbares Gebilde.
Jeder Führungsring ist so ausgeführt, dass sein Innendurchmesser in entspanntem Zustand mindestens so groß wie der Durchmesser des Schraubkopfs ist.
Jeder Führungsring ist vorzugsweise so ausgeführt, dass sein Innendurchmesser durch erzwungene Begrenzung des Außendurchmessers reduziert werden kann.
Jeder Führungsring ist so ausgeführt, dass er sich entspannt und damit den Durchmesser vergrößert, sobald die erzwungene Begrenzung des Außendurchmessers wegfällt.
Jeder Führungsring befindet sich im Ausgangszustand im oberen, engen Teil der Bohrung. Im Inneren des Führungsrings befindet sich die Schraube oder es kann die Schraube in den Führungsring eingesetzt werden. Der Führungsring ist in diesem Zustand komprimiert oder maximal komprimiert, so dass er der Schraube Halt gibt.
Führungsringe sind bevorzugt dreh- und verschiebbar im Hüllkörper eingesetzt. Durch Vorspannung oder eine leicht aufbrechbare Klebeverbindung wird ein vorzeitiges Herausfallen der Schraube verhindert. Die Führungsringe sind daher vorzugsweise kraftschlüssig mit der oberen Innenfläche des Hüllkörpers verbunden.
Beim Eindrehen der Schraube wandert der Führungsring mit dieser in den unteren Teil des Hüllkörpers. Die größere Bohrung in diesem Teil des Hüllkörpers ermöglicht es, dass sich der Führungsring entspannt und damit ausdehnt. Hierdurch vergrößert sich auch die Öffnung des Führungsringes, so dass der Schraubkopf durchtreten kann.
Im Folgenden werden weitere Varianten der Erfindung dargestellt.
Es können ein einziger Führungsring oder mehrere Führungsringe verwendet werden. Mehrere Führungsringe mit unterschiedlichem Innendurchmesser können zur Anpassung an konische Schrauben verwendet werden.
Die Führungsringe können als Sprengringe aus federndem Material ausgeführt sein.
In einer alternativen Ausführungsform bestehen die Führungsringe aus mehreren trennbaren Elementen, welche im entspannten Zustand in mehrere getrennte Bestandteile zerfallen können. Die Führungsringelemente werden durch die enge obere Bohrung des Hüllkörpers positioniert und fixiert. Eine eingelegte oder zwischen den Führungsringen vorliegende Schraube wird durch Kraftschluss oder bevorzugt durch Formschluss gehalten. Vorzugsweise wird ein Querabschnitt des Außendurchmessers der Schraube von zumindest einem Teil des Innendurchmessers des Führungsringes komplett umschlossen. Diese Art der Halterung verbessert die Schraubenführung.
Sobald die Schraube nach unten gedreht wird, werden die Führungsringe oder deren Elemente bevorzugt nach unten mitgeführt. Beim Eindrehen wird der Führungsring relativ zur Schraube inertial mitgeführt, bis der Führungsring komplett in den unteren weiten Bereich des Hüllkörpers austritt.
Beim Austreten in den weiten unteren Bereich des Hüllkörpers öffnen oder weiten sich die Führungsringe auf, bzw. die Führungsringelemente zerfallen in mehrere Bestandteile. Die sich ergebende Öffnung bzw. der Innendurchmesser der Führungsringe ist nun größer als der maximale Schraubendurchmesser, also insbesondere des Schraubkopfes, sodass dieser freigegeben wird und nach unten durchtreten kann. Nach dem Schraubvorgang lässt sich die Führung bzw. der Führungsvorrichtung oder deren Bestandteile problemlos abnehmen.
Die Führungsringe können als Wicklungen aus federndem Material ausgeführt werden. In diesem Fall erfolgt die Ausdehnung dadurch, dass sich die Wicklung öffnet. Diese Variante ist fertigungstechnisch bevorzugt.
Die Führungsringe können als Ringe aus elastisch komprimierbarem Material ausgeführt sein.
Hüllkörper mit mehreren Bohrungen können als Schablone für mehrere Schrauben verwendet werden.
Es werden nun der Zweck und die Vorzüge der Erfindung erläutert.
Die Erfindung ist geeignet, Schrauben rasch und präzise geführt einzudrehen. Sie verhindert insbesondere beim Eindrehen selbstschneidender Schrauben in Holz oder ähnliche Materialien unbeabsichtigte Schrägstellung.
Der einfache Aufbau der Erfindung ermöglicht eine preisgünstige Fertigung, so dass die beschriebene Führung jeweils zusammen mit einer Schraube als Einheit (Patrone) ausgeliefert werden kann. Zudem ist sie auch für die Verwendung mit Schrauben geeignet, welche kürzer als die Dicke eines menschlichen Fingers und daher besonders schwer manuell zu führen sind.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen mit darin eingesetzten Schrauben können, wegen der freien Gestaltbarkeit der äußeren Hülle, leicht in Magazinen so aufbewahrt werden, dass eine maschinelle Entnahme unproblematisch möglich ist. Ein Schraubroboter, der mit einem solchen Magazin ausgestattet ist, kann daher rasch hintereinander eine große Zahl von Schrauben eindrehen, ohne diese mit einer relativ aufwendigen Bewegung aus einer Zuführung holen zu müssen.
Schablonen mit mehreren Schrauben eignen sich insbesondere zur Anwendung in der Massenfertigung von Objekten, bei denen regelmäßig Verbindungen durch mehrere eng beisammen liegende Schrauben hergestellt werden.
Die Verwendung für oder in Schraubrobotern ist daher besonders bevorzugt. Zum weiteren Verständnis der Erfindung werden nun in Bezug auf die Figuren die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Figur 1 zeigt die im Text beschriebene Vorrichtung im Ausgangszustand (Querschnitt) Figur 2 zeigt die im Text beschriebene Vorrichtung im Endzustand (Querschnitt)
Bezugszeichenliste
Figur 1 (Ausgangszustand):
1 . Äußerer Hüllkörper
2. Führungsring im engen Teil der Bohrung des Hüllkörpers
3. Schraube
4. Material, in welches die Schraube eingedreht werden soll
Figur 2 (Endzustand):
1 . Äußerer Hüllkörper
2. Führungsring in der weiteren Bohrung des Hüllkörpers (entspannt).
3. Schraube
4. Material, in welches die Schraube eingedreht wurde

Claims

Patentansprüche
1 . Führung für Schrauben zur einmaligen Verwendung zum Eindrehen, gekennzeichnet dadurch, dass die Führung aus einem äußeren Hüllkörper und einem oder mehreren Führungsring/en aufgebaut ist, wobei der äußere Hüllkörper mindestens eine im oberen Teil engere, im unteren Teil weitere Bohrung aufweist, und der Führungsring im Ausgangszustand im oberen engeren Teil der Bohrung des Hüllkörpers liegt, und der Führungsring so ausgeführt ist, dass sein Innendurchmesser in entspanntem Zustand mindestens so groß wie der Durchmesser des einzusetzenden Schraubkopfs ist, wobei der Führungsring so ausgeführt ist, dass sein Innendurchmesser durch erzwungene Begrenzung seines Außendurchmessers durch den engeren oberen Teil des Hüllkörpers auf den Außendurchmesser der Schraube reduziert werden kann, und der Führungsring so ausgeführt ist, dass er sich entspannen kann und damit den Durchmesser vergrößern kann, sobald die erzwungene Begrenzung des Außendurchmessers wegfällt, und eine Schraube im Ausgangszustand der Führung in den Führungsring eingesetzt werden kann, und nach Eindrehen der Schraube der Führungsring mit dieser in den entspanntem Zustand in den unteren weiteren Teil der Bohrung des Hüllkörpers versetzt werden kann.
2. Führungsvorrichtung für Schrauben zur einmaligen Verwendung zum Eindrehen, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung aus einem äußeren Hüllkörper und einem oder mehreren Führungsring/en aufgebaut ist, wobei der äußere Hüllkörper im oberen Teil eine engere, im unteren eine weitere Bohrung aufweist, und der Führungsring so ausgeführt ist, dass sein Innendurchmesser in entspanntem Zustand mindestens so groß wie der Durchmesser des Schraubkopfs ist, wobei der Führungsring so ausgeführt ist, dass sein Innendurchmesser durch erzwungene Begrenzung des Außendurchmessers auf den Außendurchmesser der Schraube reduziert werden kann, und der Führungsring so ausgeführt ist, dass er sich entspannt und damit den Durchmesser vergrößert, sobald die erzwungene Begrenzung des Außendurchmessers wegfällt, und der Führungsring im Ausgangszustand im engeren Teil der Bohrung liegt, und die Schraube im Ausgangszustand in den Führungsring eingesetzt ist, und der Führungsring nach Eindrehen der Schraube in entspanntem Zustand im weiteren Teil der Bohrung liegt.
3. Führung oder Führungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsringe mit unterschiedlichem Innendurchmesser aufgebaut sind.
4. Führung oder Führungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsringe als Sprengringe aus federndem Material ausgeführt sind oder aus mehreren trennbaren Elementen bestehen, welche im entspannten Zustand in mehrere getrennte Bestandteile zerfallen können.
5. Führung oder Führungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsringe als Wicklungen aus federndem Material ausgeführt sind.
6. Führung oder Führungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsringe als reversibel deformierbares Gebilde und/oder als Ringe aus elastisch komprimierbarem Material ausgeführt sind.
7. Führung oder Führungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkörper mit mehreren Bohrungen als Schablone für mehrere Schrauben ausgeführt sind.
8. Patroneneinheit umfassend eine Führung nach Anspruch 2 bis 7 und mindestens eine in einem Führungsring eingesetzte oder vorliegende Schraube.
9. Magazin oder Schablone umfassend mehrere Patroneneinheiten, Führungen oder Führungsvorrichtungen nach Anspruch 1 bis 8.
1 0. Verwendung eines der Gegenstände nach Anspruch 1 bis 9 für oder in einem Schraubroboter.
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