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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem umschaltbaren Schrauber und einem Umschaltmittel gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung findet Verwendung in mechanischen Einstellvorrichtungen, z. B. bei Verarbeitung einer Schraube, die mit einer Sicherungsvorrichtung, z. B. einer Überwurfmutter, versehen wird und vor ungewollter und unkontrollierter Verstellung gesichert werden soll. Häufig werden zur Einstellung Schrauben verwendet, da zur Betätigung handelsübliche Werkzeuge benutzt werden können. Beim Eindrehen der Schraube wird beispielsweise mittels beweglicher Anschläge ein Voreinstellbereich hergestellt. Damit kann z. B. das Ventilspiel im Verbrennungsmotor oder der Arbeitsbereich von Turboladern leicht und Prozesssicher eingestellt werden. Auch andere Anwendungen mit ähnlichen Arbeitsschritten können selbstverständlich mit der erfindungsgemäßen Methode bearbeitet werden.
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Aus der
DE 36 02 365 C1 ist ein Werkzeug zum einseitigen Nieten von Nietmuttern einfacher Bauart bekannt, welches für wiederholtes Befestigen von Nietmuttern, insbesondere bei Massenerzeugung, geeignet ist und welches auch für einen Antrieb durch reversible Motoren anwendbar ist. Zwischen einem Gegenhalter und der Tragstütze befindet sich eine Zahnkupplung und oberhalb des Gegenhalters ist eine Ziehmutter auf den Gewindeziehdorn aufgeschraubt. Das beschriebene Werkzeug ist jedoch nur zum Setzen von Nieten geeignet.
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Aus der
DE 1 627 429 A ist ein Werkzeug zum manuellen Setzen von Gewindenieten, Nietmuttern und/oder dergleichen bekannt, die beispielsweise an dünnwandigen Bauteilen Verwendung finden. In derartige Teile lassen sich, da eine ausreichende Stärke des Materials fehlt, keine Gewindebohrungen anbringen, bzw. es besteht die erhöhte Gefahr, dass die wenigen Gewindegänge beim Festziehen entsprechender Schrauben zerstört werden. Das Werkzeug weist eine den Gewindeniet in seiner Befestigungsposition fixierende Haltevorrichtung und einen in der Haltevorrichtung drehbar geführten und in den Gewindeniet einschraubbaren Gewindebolzen auf. Durch die geringeren Abmessungen ist es möglich auch schwer zugängliche Stellen zu erreichen.
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Aus der
DE 40 36 259 A1 ist ein Spezialwerkzeug zur Befestigung einer Friktionsscheibe bei einem Friktionstexturieraggregat bekannt. Dazu muss eine Welle am unteren Ende mittels eines geeigneten Werkzeugs, z. B. ein Schraubendreher, gegen Verdrehen während der Montage oder Demontage gesichert werden. Bei dem Spezialwerkzeug wird über ein spezielles Werkzeug sowie über eine entsprechend ausgebildete Welle im Bohrungsabschnitt und einer Befestigungsklappe die Befestigung der Friktionsscheibe von nur einer Seite her ermöglicht.
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Aus der
DE 103 08 056 A1 ist ein Spezialwerkzeug zum Verschrauben von Schraubverbindungen um eine Schraubachse bekannt, wobei eine durchgehende Längsbohrung durch die Ratsche und den Steckschlüsseleinsatz entlang der Schraubachse vorgesehen ist, durch welche ein Gegenhalter geführt werden kann, wobei während des Schraubvorgangs mit dem Gegenhalter ein erster Teil der Schraubverbindung gegen ein Verdrehen gehaltert werden kann, während mit einer Ratsche über den Steckschlüsseleinsatz ein zweiter Teil der Schraubverbindung relativ zum ersten Teil verschraubt werden kann. Um den Steckschlüsseleinsatz und den Gegenhalter in Drehung zu versetzen sind zwei voneinander separate Antriebsmechanismen erforderlich. In diesem Beispiel wird die Ratsche von der ersten Hand des Werkers und der Gegenhalter von der zweiten Hand des Werkers bedient. Da die Justage der Schraube mittels Steckschlüsseleinsatz oder Gegenhalter aus Zeiteffizienzgründen sehr kurz aufeinanderfolgend erfolgen muss, sind beide Hände des Werkers gleichzeitig erforderlich. Sofern man diesen Vorgang automatisieren mochte, wären zwei voneinander unabhängige Antriebe erforderlich. Dies erfordert sowohl mehr Monatgeraum und hat gleichzeitig höhere Kosten und höheren Wartungsaufwand zur Folge.
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Aus der
DE 43 34 406 A1 ist eine Handbohrmaschine bekannt, die an der gegenüberliegenden Seiten der Maschine ein Bohrerspannfutter aufweist. Durch einen Umschalthebel kann bewirkt werden, dass von einem Elektromotor entweder das Bohrerspannfutter auf der einen Seite oder das Bohrerspannfutter auf der anderen Seite der Handbohrmaschine betrieben wird.
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Aus der
US 3 286 776 A ist ein Kombinationshandwerkzeug bekannt, welches mit einem Antrieb über ein Kegelgetriebe mehrere Abtriebe auf unterschiedlichen Seiten des Kombinationshandwerkszeugs antreiben kann.
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Auch aus der
US 7 066 692 B2 ist ein elektrischer Doppel-Handbohrer bekannt, der auf unterschiedlichen Seiten des Handbohrers ein Bohreraufnahmefutter aufweist. Durch einen Umschalter kann entweder das Bohreraufnahmefutter auf der einen Seite des Handbohrers oder das Bohreraufnahmefutter auf der anderen Seite des Handbohrers betrieben werden.
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Die
DE 10 2004 002 810 A1 offenbart einen Drehmomentdoppelschrauber, bei dem auf gegenüberliegenden Seiten des Schraubers Schraubfutter in entgegengesetzter Richtung von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin diese Nachteile zu vermeiden und eine Schraubvorrichtung zu realisieren, welche trotz der Verwendung zweier Abtriebe mit einem einzigen Antrieb auskommt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Umschaltmittel.
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Die Erfindung geht von einer Schraubvorrichtung gemäß
DE 103 08 056 A1 aus. Diese Schraubvorrichtung umfasst einen ersten Abtrieb und einen zweiten Abtrieb, wobei beide Abtriebe drehbar angeordnet und mittels eines Antriebes antreibbar sind. Diese Vorrichtung ist derart modifiziert, dass zusätzlich ein Antrieb und ein Umschaltmittel vorgesehen werden. Das Umschaltmittel sorgt dafür, dass der Antrieb entweder den ersten oder den zweiten Abtrieb in Rotation versetzt und ist derart realisiert, dass bei dessen Betätigung entweder zwischen dem ersten Abtrieb und dem Antrieb oder dem zweiten Abtrieb und dem Antrieb eine Wirkverbindung herstellbar ist, so dass die Antriebskraft des Antriebes entweder auf den ersten Abtrieb oder auf den zweiten Abtrieb übertragbar ist. Die Umschaltung zwischen den Abtrieben kann manuell durch den Werker oder voll automatisiert ausgelöst werden.
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Vorteil dieser Einrichtung ist es, dass für den Antrieb beider Abtriebe nur ein Antrieb benötigt wird, welcher die Abtriebe in kurz aufeinanderfolgenden Bewegungen in gleiche oder entgegen gesetzte Drehung versetzen kann. Es wird also für zwei Betriebsarten nur ein Antrieb benötigt, der beispielsweise entweder den Abtrieb zur Einstellung, oder den Abtrieb zur Konterung (Sicherung der Einstellung bei einer Schraubverbindung) antreibt. Hierdurch werden Kosten, Bauraum und Zeit eingespart. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung umfasst ebenfalls die Realisierung eines Umschaltmittels für eine Schraubvorrichtung, an welches ein einzelner Antrieb und wenigstens zwei Abtriebe anschließbar sind, wobei mittels des Umschaltmittels entweder zwischen dem ersten Abtrieb und dem Antrieb oder zwischen dem zweiten Abtrieb und dem Antrieb eine Wirkverbindung herstellbar ist, so dass die Antriebskraft des Antriebes entweder auf den ersten Abtrieb oder den zweiten Abtrieb übertragbar ist. Die Nachrüstung vorhandener Vorrichtungen, wie sie beispielsweise aus dem nächstliegenden bekannt sind, mit einem solchen erfindungsgemäßen Umschaltmittel, würde auch bestehende Systeme – sofern sie für die Nachrüstung geeignet sind – mit den erfindungsgemäßen Vorteilen ausstatten.
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Sofern beispielsweise nach Einbringung einer Schraube deren Konterung realisiert werden soll realisiert man die Schraubvorrichtung derart, dass der erste Abtrieb und der zweite Abtrieb eine gemeinsame Drehachse nutzen, also beide Abtriebe koaxial zueinander angeordnet sind. Der Innen liegende Abtrieb treibt dann beispielsweise eine mit einem Innenmehrkant ausgestattete Schraube in ein Gewinde, während anschließend der Außen liegende Abtrieb eine Kontermutter justiert. Je nach Anwendung wäre es auch denkbar die Funktion des Innen liegenden und Außen liegenden Abtriebes zu vertauschen.
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Vorzugsweise wird das Umschaltmittel manuell oder elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch angesteuert. Die manuelle Steuerung ist für handbetriebene Schrauber vorteilhaft. Die anderen erwähnten Antriebsarten sind für automatisierte Systeme vorteilhaft.
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Besonders bevorzugt ist die Wirkverbindung mittels Kraftübertragungsmitteln realisiert, insbesondere mittels Zahnrädern, wobei in diesem Falle der Antrieb und beide Abtriebe jeweils ein Zahnrad umfassen, so dass ein Drehmoment vom Antrieb entweder auf den ersten Abtrieb oder auf den zweiten Abtrieb übertragbar ist, indem mittels des Umschaltmittels ein Ineinandergreifen des Zahnrades des Antriebes in ein Zahnrad eines Abtriebes bewirkt wird. Alternativ könnten auch reibschlüssige Verbindungen zur Kraftübertragung vorgesehen werden oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren. Zahnräder liefern jedoch eine zuverlässige Kraftübertragung, sind Massenprodukte und damit preiswert, sowie leicht auswechselbar. Durch die Verwendung von Kegelzahnrädern sind kompakte Bauformen realisierbar, weil die einzelnen Komponenten rechteckig zueinander platziert werden können.
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Vorteilhafterweise umfasst das bei den erfindungsgemäßen Lösungen verwendete Umschaltmittel einen Schieber, welcher das Interagieren der Kraftübertragungsmittel, insbesondere das Ineinandergreifen der Zähnräder bewirkt, indem es die Zahnräder verschiebt.
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Besonders vorteilhaft für die Erfindung ist es, wenn zumindest ein Mittel vorgesehen ist, welches ein Abbremsen und/oder ein Verriegeln zumindest eines Abtriebs bewirkt. Hierdurch kann ein ungewolltes Weiterdrehen der Abtriebe verhindert werden, damit beispielsweise nicht während des Kontervorgangs die Einstellung verdreht wird. Dies kann leicht damit erreicht werden, indem das zurückfahrende Zahnrad gegen eine Bremse, ein Druckstück, oder eine Sperrarretierung gefahren wird.
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Zu Dokumentationszwecken und zur Auswertung der Schraubvorgänge kann ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Drehung eines Kraftübertragungsmittels oder des Antriebes oder eines Abtriebes erfasst und an eine Auswertevorrichtung leitet.
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Das Vorsehen einer Drehmomentmesseinrichtung und/oder einer Drehmomenteinstelleinrichtung ermöglicht eine spezifikationskonforme und voll automatisierte Anbringung von Schrauben. Dies ist beispielsweise mittels des Einsatzes von Drehmoment- und/oder Drehwinkelgebern möglich. Dies ermöglicht eine exakte Steuerung der Einstellungen und damit eine qualifizierte Bewertung eines durchgeführten Einstell- und Konterungsvorgangs. Vorzugsweise kann dafür eine Schraubspindel eingesetzt werden, die bereits über diese Merkmale verfügt.
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Sofern zumindest einer der verwendeten Abtriebe einen Axialausgleich umfasst, welcher eine Bewegung des Abtriebes in axialer Richtung zulässt, kann damit beim Eindrehen der Schraube der Abtrieb nachgeführt werden.
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Die verwendeten Abtriebe können an dem der Antriebsseite abgewandten Ende als Werkzeug oder mit einer Werkzeugaufnahmevorrichtung ausgeführt sein, z. B. mittel eines Schnellwechselfutters, um eine kürzere Rüstzeit in der Produktion zu erreichen.
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Wird der Antrieb in das Gehäuse der Schraubvorrichtung oder des Übertragungsmittels, beispielsweise mittels eines Winkelgetriebes integriert, so kann dies das Bauvolumen der Vorrichtung und vorhandene Störkonturen reduzieren.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, dabei zeigt 1 eine erfindungsgemäße Anordnung zum Eindrehen und Kontern von Schrauben oder ähnlich gearteten Arbeitsabläufen und 2 einen federnden Abtrieb.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung umfasst einen Antrieb 1, ein Umschaltmittel 2, einen äußerer Abtrieb 3 zur Betätigung einer Konterschraube und einen inneren Abtrieb 4 zur Befestigung oder zum Lösen einer Schraube, einen Schieber 5 und einen Schieberbetätiger 6, ein Kegelzahnrad 7 für den äußeren Abtrieb, ein Kegelzahnrad 8 für den inneren Abtrieb, ein Kegelzahnrad 9 für den Antrieb, einen Stillsetzer 10 für den inneren Abtrieb, einen Stillsetzer 11 für den äußeren Abtrieb, eine Positionsabfrage 12, 13 für den Schieberbetätiger 6, eine Rotationsabfrage 14 und 15, eine Werkzeugaufnahme 16 und 17 sowie eine Mediumzufuhr 18, 19 zur Ansteuerung des Schieberbetätigers 6.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen. Der Schieberbetätiger 6 funktioniert nach dem Prinzip eines Kolbens, welcher eine Kolbenstange betätigt und in einem Gehäuse angeordnet ist, dessen Innenraum er in zwei hermetisch voneinander abgeschlossene Bereiche teilt. Mittels der Mediumzufuhr 18 wird beispielsweise ein Medium (Pressluft, Hydrauliköl) eingebracht oder nachgefüllt, was den Kolben in eine erste Richtung bewegt und das Medium aus der zweiten Mediumzufuhr 19 entweichen lässt. Im umgekehrten Fall wird der Kolben in die umgekehrte Richtung bewegt. Selbstverständlich wäre der Kolben auch mittels eines Magneten betätigbar.
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Jeder Abtrieb 3, 4 wird mittels eines Kegelzahnrades 7, 8 angetrieben. Diese zum Antrieb der Abtriebe erforderlichen Kegelzahnräder 7, 8 sind am Schieber 5 angeordnet und können mittels des zuvor bereits erläuterten Schieberbetätigers 6 axial entlang der Rotationsachse beider Abtriebe 3, 4 verschoben werden.
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Die beiden Kegelzahnrädern 7 und 8 der Abtriebe 3 und 4 sind im wesentlichen rechtwinklig zur Rotationsachse der Antriebesachse 1 angeordnet, wobei am Ende der Antriebsachse 1 ein Kegelzahnrad 9 befestigt ist. Die Kegelzahnräder 7, 8, 9 sind derart angeordnet, dass mittels des Schiebers 5 entweder das Kegelzahnrad 7, des äußeren Abtriebes 3 oder das Kegelzahnrad 8 des inneren Abtriebes 4 mit dem Kegelzahnrad 9 des Antriebes in Eingriff gebracht werden kann. Ein gleichzeitiger Eingriff aller Zahnräder 7, 8, 9 ineinander ist aufgrund der Dimensionierung des axialen Abstandes der Abtriebszahnräder 7, 8 nicht möglich und nicht gewollt.
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Ein ausgerücktes, also nicht in Eingriff befindliches Zahnrad 7, 8 wird mittels des Schiebers 5 vorzugsweise an einen Stillsetzer 10, 11 gefahren, welcher die Drehung des von dem Zahnrad 7, 8 angetriebenen Abtriebs 16, 17 abbremst und den Abtrieb anschließend vorteilhafterweise auch blockiert.
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Mittels der Rotationsabfragen 14, 15 und der Positionsabfragen 12, 13 ist es möglich, den Schraubvorgang elektronisch zu überwachen und auszuwerten, sowie die Stellung des Betätigers 6 in die Überwachung und Auswertung mit einzubeziehen. An den Enden der Antriebe sind entweder unmittelbar Werkzeugaufnahmen 16, 17 integriert, oder es sind Werkzeugaufnehmer vorgesehen.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun möglich mittels des inneren Abtriebes 4 eine Innenmehrkantschraube in ein Gewinde einzudrehen und diese mittels des äußeren Abtriebes 3 zu kontern. Das Drehmoment beider Vorgänge kann überwacht und eingestellt werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise in Fertigungsstraßen der Automobilindustrie vollautomatisch und EDV – überwachte, präzise und sichere Schraubverbindungen herstellen.
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Bei der in 2 gezeigten modifizierten erfindungsgemäßen Vorrichtung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 1. 2 zeigt einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung und konzentriert sich auf die Ausführung des Abtriebs 3, 4. Es ist dargestellt, dass der äußere Abtrieb 3 mittels einer Welle realisiert ist, welche mit dem Kegelzahnrad 7 drehfest an einem Ende der Welle verbunden ist. Am anderen Ende der Welle ist ein Werkzeug 21 aufgeschoben, welches zur Konterung einer Verschraubung mittels einer Überwurfmutter dient. Das Werkzeug 21 ist axial mittels des Axialausgleiches 22, hier realisiert mittels Feder(n) 22, verschiebbar, so dass das Werkzeug bei fortschreitendem axialen Eindrehen einer Schraube dieser Bewegung folgt, so dass die Schraubvorrichtung als solche nicht mitgeführt werden muss. Die innere Welle 4, welche eine zur äußeren Welle 3 identische Rotationsachse hat, ist ebenfalls mittels eines Axialausgleiches 20 axial beweglich montiert und verläuft innerhalb dieser Welle 3. Es ergeben sich dieselben Vorteile wie bei der äußeren Welle 3, was die Nachführung der Schraubvorrichtung in Eindrehrichtung betrifft. Was die Federn (20, 22) betrifft, so könnten diese innerhalb der Konstruktion auch an anderen geeigneten Stellen angeordnet werden.
