DE3643908C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelgetriebene Schraub­ vorrichtung mit einer Zuführeinrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE-PS 15 03 120 bekannten Schraubvor­ richtung dieser Art sind in einem langgestreckten Zylinder der Schraubspindel ein vorderer Niederhalterkolben und ein hinterer Schraubendreherkolben gleichachsig hinter­ einander angeordnet. Aufgabe des Niederhalterkolbens ist es, bei seinem Vorhub eine bereits zugeführte Schraube an ein Werkstück anzulegen, während der Schraubendreher­ kolben bei seinem Vorhub einen Schraubendreher an dem Schraubenkopf ansetzt, woraufhin die Schraube eingedreht wird.

Bei der bekannten Schraubvorrichtung sind beide Kolben als Doppelkolben ausgebildet, deren wirksame Kolben­ flächen einander zugewandt sind und ringförmige Kolben­ ausnehmungen begrenzen, in die jeweils ein am Zylinder befestigter Anschlag eingreift. Da der Schraubendreher­ kolben einen verhältnismäßig großen Hub ausführt, haben seine wirksamen Kolbenflächen notwendigerweise einen großen Abstand voneinander, so daß der gesamte Schrauben­ dreherkolben eine lange axiale Erstreckung hat.

Bei der bekannten Schraubvorrichtung ist ferner zwischen dem Schraubendreherkolben und dem von der Kolbenstange gehaltenen Schraubendreher eine Drehmomentbegrenzungs­ kupplung eingeschaltet, die einen beträchtlichen Außen­ durchmesser hat, der in etwa demjenigen des Schrauben­ dreherkolbens entspricht. Auch aus diesem Grunde muß bei der bekannten Schraubvorrichtung ein Freiraum be­ trächtlicher Länge für den Schraubendrehervorhub vorge­ sehen sein, der so bemessen ist, daß sich die Kupplung bis zu der Rückhubstellung des Niederhalterkolbens be­ wegen kann. Die bekannte Schraubvorrichtung hat daher den Nachteil, daß sie eine sehr große Baulänge aufweist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schraubvorrichtung besteht darin, daß als wirksame Kolbenfläche für den Vorhub des Schraubendreherkolbens nur eine verhältnis­ mäßig kleine Ringfläche zur Verfügung steht, so daß zur Erzielung einer großen Vorhubkraft ein entsprechend hoher Druck des antreibenden Druckmittels erforderlich ist. Nachteilig ist bei der bekannten Schraubvorrichtung ferner, daß die die Antriebswelle umfassende Nabe, die - angetrieben von dem Schraubendreherkolben - gegenüber der Antriebswelle axial verschiebbar ist, nicht ge­ schmiert wird, so daß hier eine erhebliche Reibung auf­ tritt, die zu einem frühzeitigen Verschleiß der be­ treffenden Bauteile führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelgetriebene Schraubvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so weiterzuentwickeln, daß ihre Baulänge erheblich verringert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung ist die die Nabe mit dem Schraubendreher verbindende Kupplung so ausgebildet, daß ihr Außendurchmesser im wesent­ lichen demjenigen der Nabe entspricht, so daß beim Vor­ hub die Kupplung und ein vorderer Abschnitt der Nabe in die Bohrung des Niederhalterkolbens einfahren können. Hierdurch ist die Baulänge der erfindungsgemäßen Schraub­ vorrichtung erheblich verringert.

Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Schraubvorrich­ tung der am hinteren Endabschnitt der Nabe angeordnete Schraubendreherkolben mit voneinander abgewandten Kol­ benflächen versehen, die sich im wesentlichen an den Endflächen des Kolbens befinden, wobei als wirksame Kolbenfläche für den Vorhub des Schrauberdreherkolbens und der Nabe die gesamte Fläche ohne radial inneren Ab­ zug, also einschließlich der Querschnittsfläche der An­ triebswelle, zur Verfügung steht, da Nabe und Antriebs­ welle nicht gegeneinander abgedichtet sind und eine Druckmittelzufuhr in den Zwischenraum zwischen der vorderen Stirnfläche der Antriebswelle und der gegen­ überliegenden Nabenfläche zulassen. Für den Vorhub steht damit eine erheblich größere wirksame Kolbenfläche zur Verfügung, so daß bei einem vorgegebenen Druck des an­ treibenden Druckmittels eine erhöhte Vorhubkraft her­ vorgerufen wird, die insbesondere bei Kreuzschlitzschrau­ ben häufig erforderlich ist. Der Schraubendreherkolben hat zudem eine erheblich kürzere Baulänge, da sich seine Kolbenflächen an seinen Stirnflächen befinden, was weiterhin zur Verringerung der Baulänge der erfindungs­ gemäßen Schraubvorrichtung beiträgt.

Die die Nabe mit dem Schraubendreher verbindende Kupplung ist zweckmäßigerweise eine Einrastkupplung, wie dies an sich aus der DE-PS 17 03 418 bekannt ist.

Als Druckmittel wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ein Öl-Druckluft-Gemisch verwendet. Da die wirksame Kolbenfläche für den Vorhub des Schrauben­ dreherkolbens und der Nabe die der vorderen Stirnfläche der Antriebswelle gegenüberliegende radial innere Stirn­ fläche der Nabe einschließt, tritt der Ölnebel als Schmiermittel zwischen die Antriebswelle und die Nabe, die nicht gegeneinander abgedichtet sind, ein, so daß hier die Reibung erheblich verringert ist. Die Schmierung der Antriebswelle bzw. der Nabe erfolgt somit auf beson­ ders einfache Weise.

Mit großem Vorteil wird ferner vorgeschlagen, daß das Zylinderrohr aus drei Zylinderteilen zusammengesetzt ist, wobei im Bereich der Verbindungsstellen jeweils ein kurzer Ring als Anschlag für den Vorhub bzw. den Rückhub angebracht werden kann. Dieser kurze Ringan­ schlag tritt an die Stelle der bei den bekannten Schraub­ vorrichtungen vorgesehenen langen Innenrohre, die in das beim Stand der Technik einstückige Zylinderrohr als Anschlag eingesetzt sind. Dadurch erhält die erfin­ dungsgemäße Schraubvorrichtung einen größeren verfüg­ baren Innendurchmesser, wodurch die Kolbenkraft und das Anzugsmoment entsprechend erhöht sind.

Mit großem Vorteil wird ferner vorgeschlagen, daß auf das Zylinderrohr eine Versorgungsleiste aufgesetzt und an diesem befestigt wird, die die Zuführeinrichtungen für das Druckmittel zu den beiden Kolben enthält. Dabei sind vorzugsweise nur je ein äußerer Druckmittelanschluß für den Vorhub und den Rückhub der beiden Kolben ausgebildet sowie integrierte Druckmittelkanäle zur Zufuhr des Druck­ mittels zu den wirksamen Kolbenflächen beider Kolben. Da­ mit weist die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung insge­ samt nur zwei Luftanschlüsse für sämtliche Hubbewegungen auf, während die bisher bekannten Schraubvorrichtungen fünf derartige Luftanschlüsse haben.

Über die Versorgungsleiste wird gleichzeitig mit dem Nie­ derhalterkolben der Schraubendreherkolben mit Druckmittel für den Vorhub versorgt. Die Kolbenbewegungen erfolgen je­ doch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, da in dem zu dem Schraubendreherkolben führenden Druckmittelkanal ein Drosselrückschlagventil angeordnet ist, mit dem die Ge­ schwindigkeit des Schraubendreherkolbens gesteuert werden kann.

Für den Rückhub sollte eine pneumatische Folgesteuerung vorgesehen sein, die so wirkt, daß nach Erreichen der zu­ rückgezogenen Ausgangsstellung des Niederhalterkolbens die wirksame Kolbenfläche des Schraubendreherkolbens mit Druck­ mittel versorgt wird. Dies hat zur Folge, daß eine nicht eindrehbare Schraube vom Schraubendreher so lange zurück­ gehalten wird, bis sie aus einer mit dem Niederhalterkol­ ben verbundenen Haltevorrichtung herausfällt.

Bei der erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung fährt die Kupplung und der größte Teil der die Kolbenstange des Schraubendreherkolbens bildenden Nabe in die zentrische Öffnung des Niederhalterkolbens beim Vorhub des Schrau­ bendrehers ein, so daß die Baulänge der Schraubenspindel erheblich reduziert ist. Die wirksame Vorhub-Kolbenfläche des Schraubendreherkolbens ist erhöht, und es erfolgt bei der Zufuhr des Öl-Druckluft-Gemischs zu der hinteren wirk­ samen Kolbenfläche gleichzeitig eine Schmierung der An­ triebswelle bzw. der Nabe, die zwar gemeinsam drehen, je­ doch axiale Bewegungen gegeneinander ausführen. Durch die auf das Zylinderrohr aufgesetzte Versorgungsleiste, in die die Zuführeinrichtungen für das Druckmittel zu beiden Kolben integriert sind, ist der Zusammenbau der erfindungs­ gemäßen Schraubvorrichtung erheblich vereinfacht. Da das Zylinderrohr in mehrere, vorzugsweise drei hintereinander angeordnete Zylinderteile unterteilt ist, kann im Verbin­ dungsbereich der Zylinderteile jeweils ein axial kurzer Ring als Anschlag für die Kolbenbewegungen an der Zylinder­ innenwand angebracht werden, so daß sich die Anordnung zu­ sätzlicher Innenrohre erübrigt. Diese erfindungsgemäße Maßnahme bringt nicht nur bei gleichem Außendurchmesser einen größeren nutzbaren Innendurchmesser der Schrauben­ spindel mit sich, sondern vereinfacht ihre Herstellung und senkt somit ihre Herstellungskosten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nach­ folgend anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfin­ dungsgemäßen Schraubvorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Schraubspindel der Schraubvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt A-A durch die Schraubspindel der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt B-B durch die Schraubspindel gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 zur Verdeutlichung der wirksamen Kolben­ flächen des Schraubendreherkolbens.

In Fig. 1 ist auf schematische Weise eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubvor­ richtung dargestellt. Diese Schraubvorrichtung hat einen vorderen Einschraubkopf 1 mit einem Zuführarm 2 für Schrauben, Nieten usw., der stufenlos um 360° schwenkbar ist. Es schließt sich in axialer Richtung ein Adapter 3 für einen Tiefenmelder an, der ebenfalls um 360° stufenlos schwenkbar ist. Die Schraubspindel 4 weist ein äußeres Zy­ linderrohr 5 auf, an dem eine Versorgungsleiste 6 ange­ bracht ist, das die in Fig. 3 näher dargestellten Zuführ­ einrichtungen für das Druckmittel enthält. Es schließen sich ein Adapter 7 für eine Motorstoppeinrichtung, ein Adapter 8 für eine Drehüberwachung, ein Adapter 9 für die Drehmomenteinstellung einer Drehmomentkupplung sowie ein Antriebsmotor 10 an, der pneumatisch oder elektrisch be­ trieben sein kann.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Schraubspindel 4 näher dar­ gestellt. In dem Zylinderrohr 5 sind ein hinterer Schrau­ bendreherkolben 11 mit einer hinteren wirksamen Kolben­ fläche 12 für den Vorhub und einer vorderen wirksamen Kolbenfläche 13 für den Rückhub sowie ein vorderer Nieder­ halterkolben 14 angeordnet, der als Doppelkolben ausgebil­ det ist mit einem hinteren Rückhubkolben 15 und einem Vor­ hubkolben 16.

Im hinteren Bereich der Schraubspindel 4 befindet sich die Schraubendreher-Antriebswelle 17, die von einer Nabe 18 in der Weise umgeben ist, daß diese beiden Bauteile gemeinsam drehbar, jedoch axial gegeneinander verschieb­ bar sind. Hierzu hat die Antriebswelle, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ein Keilprofil, dem das Innenprofil der Nabe 18 entspricht. Der Schraubendreherkolben 11 ist am hinteren Endabschnitt der Nabe 18 befestigt, so daß als wirksame Kolbenfläche 12 für den Vorhub des Kolbens 11 die gesamte Fläche einschließlich der Querschnittsfläche der Antriebswelle zur Verfügung steht, während die wirksame Kol­ benfläche 13 für den Rückhub radial innen durch die Nabe 18 begrenzt ist. Zur Abdichtung der drehenden Bauteile sind reibungsarme Dichtungen 19 und 20 angeordnet.

Das Zylinderrohr 5 ist aus drei Zylinderrohrteilen 21, 22 und 23 zusammengesetzt. Im Verbindungsbereich der Zylinder­ rohrteile sind ein ringförmiger Anschlag 24 für den Vorhub des Schraubendreherkolbens 11 sowie für den Rückhub des Niederhalter-Rückhubkolbens 15 sowie ein weiterer ringför­ miger Anschlag 25 zur Begrenzung des Vorhubs des Kolbens 15 mittels Schrauben 26 an der Zylinderinnenwand befestigt. Durch die Anschläge 24 und 25 wird demnach ein Hub 27 für den nicht dargestellten Schraubendreher sowie ein Hub 28 für den Niederhalter begrenzt.

Die Nabe 18 ist an ihrem vorderen Endabschnitt mit einer Einrastkupplung 29 verbunden, die ein Anschlußgewinde 30 für einen Schraubendreher mit der Nabe 18 koppelt. Die Einrastkupplung 29 hat einen Außendurchmesser, der dem­ jenigen der Nabe 18 entspricht. Der Niederhalterkolben 14 hat seinerseits eine zentrische Bohrung 31, deren Innen­ durchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der Einrastkupplung 29 und der Nabe 18 ist. Damit können beim Vorhub des Schraubendreherkolbens 11 die Einrast­ kupplung 29 und der entsprechende Teil der Nabe 18 in die zentrische Bohrung 31 des Kolbens 14 einfahren.

Die Aufspannleiste 6, die in den Fig. 2 und 3 in zuein­ ander senkrechten Längsschnitten dargestellt ist, enthält je einen äußeren Druckmittelanschluß 32 für den Vorhub sowie 33 für den Rückhub. Das Druckmittel für den Vorhub durchströmt innere Kanäle 34 bis 39, während für den Rück­ hub Kanäle 40 bis 42 vorgesehen sind (Fig. 2 und 3). In den Druckmittelleitungen sind ferner Drosselrückschlag­ ventile 44 und 45 angeordnet. Die Versorgungsleiste 6 enthält ferner eine Abdeckleiste 46, so daß wahlweise beidseitig die Luftanschlüsse möglich sind.

Am vorderen Endabschnitt der Schraubspindel 4 ist eine Be­ festigung 47 für den Einschraubkopf 1 zu erkennen (Fig. 2).

Die Entlüftung der Kolbenflächen erfolgt beispielsweise über nicht dargestellte Magnetventile extern.

Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Bereich des Schraubendreherkolbens 11 in einer zurückgezogenen Po­ sition. Während die wirksame Kolbenfläche 13 für den Rück­ hub radial innen durch die Nabe 18 begrenzt ist, steht als wirksame Kolbenfläche für den Vorhub nicht nur die rück­ wärtige stirnseitige Kolbenfläche 12 zur Verfügung, son­ dern auch die der vorderen Stirnseite der Antriebswelle 17 gegenüberliegende radial innere Nabenfläche 12 a, da das durch den Kanal 39 zugeführte Druckmittel zwischen der Nabe 18 und der Antriebswelle 17, die nicht gegenein­ ander abgedichtet sind, in den Zwischenraum zwischen dem stirnseitigen Ende der Antriebswelle 17 und der gegen­ überliegenden Nabenfläche 12 a strömt. Der Schraubendreher­ kolben 11 ist selbstverständlich mit geeigneten Dichtungen 48 gegenüber dem Zylinderrohr 23 abgedichtet.

Claims (13)

1. Druckmittelgetriebene Schraubvorrichtung mit einer Zuführeinrichtung, ferner mit einer Schraubspindel mit einem langgestreckten Zylinderrohr, in dem ein hinterer Schraubendreherkolben und gleichachsig dazu ein vorderer Niederhalterkolben angeordnet sind, der eine zentrische Bohrung aufweist, in der ein Schraubendreher axial be­ wegbar ist, wobei die Kolben über Zuführeinrichtungen mit einer Druckmittelquelle in Verbindung stehen, ferner mit einer im hinteren Bereich des Zylinderrohrs befind­ lichen Schraubendreher-Antriebswelle, auf der eine ge­ meinsam mit dieser drehbar, jedoch axial gegenüber dieser verschieblich gehaltene Nabe angeordnet ist, die ihrer­ seits mit dem Schraubendreherkolben in der Weise ver­ bunden ist, daß sie gemeinsam mit diesem axial ver­ schieblich, jedoch gegenüber diesem drehbar ist, wobei die Nabe an ihrem vorderen Ende mit einer Kupplung versehen ist, die die Nabe mit dem koaxial davor ange­ ordneten Schraubendreher koppelt, während der Schrauben­ dreherkolben am hinteren Endabschnitt der Nabe ange­ ordnet ist und beidseitig wirksame Kolbenflächen auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenflächen (12, 13) an voneinander abge­ wandten Endflächen des Schraubendreherkolbens (11) liegen, wobei als wirksame Kolbenfläche für den Vorhub des Schraubendreherkolbens (11) und der Nabe (18) die gesamte Fläche ohne radial inneren Abzug zur Verfügung steht, da Nabe (18) und Antriebswelle (17) nicht gegen­ einander abgedichtet sind, und wobei die wirksame Kol­ benfläche für den Rückhub radial innen durch die Nabe (18) begrenzt ist, daß die Kupplung (29) einen Außen­ durchmesser aufweist, der im wesentlichen demjenigen der Nabe (18) entspricht, und daß beim Vorhub die Kupp­ lung (29) und ein vorderer Abschnitt der Nabe (18) in die Bohrung (31) des Niederhalterkolbens (14) einfahren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Druckmittel ein Öl-Druck­ luft-Gemisch ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (5) in mehrere, vorzugsweise drei hintereinander angeordnete Zylinderteile (21, 22, 23) unterteilt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ring (24, 25) mit axial kurzer Erstreckung als Anschlag für den Vorhub des Schraubendreherkolbens (11) und den Rückhub des Nieder­ halterkolbens (14) sowie als Anschlag für den Vorhub des Niederhalterkolbens (14) im Verbindungsbereich der Zylin­ derteile (21, 22, 23) an der Innenwand des betreffenden Zylinderteils angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anliegenden Randkanten der Zylinderteile (21, 22, 23) im Längsschnitt gesehen stufenförmig ineinander eingreifen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (24, 25) den Ver­ bindungsbereich der Zylinderteile (21, 22, 23) überdecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Zylinderrohr (5) eine Versorgungsleiste (6) aufgesetzt ist, die die Zuführein­ richtungen (32-43) für das Druckmittel zu den beiden Kolben (11, 14) enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleiste (6) nur je einen äußeren Druckmittelanschluß für den Vorhub (32) und für den Rückhub (33) der beiden Kolben (11, 14) auf­ weist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Anschlüsse (32, 33) im Bereich des Niederhalterkolbens (14) befinden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelanschluß für den Vorhub (32) über in die Leiste (6) integrierte Druck­ mittelkanäle (34-39) mit den wirksamen Kolbenflächen des Niederhalterkolbens (16) und des Schraubendreherkolbens (11) in Verbindung stehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zu dem Schrauben­ dreherkolben (11) führenden Druckmittelkanal (37, 37 a) ein Drosselrückschlagventil (45) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Rückhub eine pneu­ matische Folgesteuerung vorgesehen ist, die so wirkt, daß nach Erreichen der zurückgezogenen Ausgangsstellung des Niederhalterkolbens (15) die wirksame Kolbenfläche (13) des Schraubendreherkolbens (11) mit Druckmittel versorgt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (29) eine Einrastkupplung ist.