DE10222230C1 - Vorrichtung zum Halten und Eindrehen von Schrauben - Google Patents
Vorrichtung zum Halten und Eindrehen von SchraubenInfo
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Abstract
Ein Einschraubwerkzeug für Schrauben, die einen ihren Schaft radial überragenden Kopf und eine darin zentrisch angeordnete Ausnehmung für einen formschlüssigen Werkzeugeingriff haben, besitzt ein der Ausnehmung angepasstes Eindrehwerkzeug und eine Halterung für die Schraube, welche diese im Betrieb ringförmig umgibt und mit mehreren in Kanälen radial geführten, radial einwärts, federnd vorgespannten und gegen Herausfallen gesicherter Kugeln die Schraube lösbar festhält. Die Halterung ist mit dem Werkzeug axial unverschieblich verbunden und hat radial außerhalb des Werkzeugs eine Anlage für die Oberseite des Schraubenkopfes, während die Kugeln den an der Anlage anliegenden Schraubenkopf rastend umgreifen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten und Eindrehen von Schrau
ben, die einen den Schaft radial überragenden Kopf und eine darin zentrisch
angeordnete Ausnehmung für einen formschlüssigen Werkzeugeingriff haben,
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Bei der aus der DE 195 06 336 A1 bekannten Vorrichtung zum Halten einer
mit einem langen Schaft ausgestatteten Schraube wird diese in eine seitlich
ausschwenkbare Führung von oben eingesteckt und dadurch gehalten so
wie ausgerichtet, dass mindestens eine von zwei beabstandeten Kugel
klemmen der vorstehend beschriebenen Art am Schraubenschaft angreift
und diesen zentrierend hält, das Eindrehen der Schraube, bei dem diese
sich axial verschiebt, aber nicht behindert.
Auch der Kugelkranz des aus der DE 16 03 888 bekannten Schraubenfut
ters klemmt den Schraubenschaft ein, wenn der Schraubenkopf in eine
Ausnehmung im Werkzeug eingeführt und dabei gegenüber der federbelas
teten Halterung axial verschoben wird. Die selbst nicht federbelasteten Ku
geln gelangen dann radial einwärts und werden von einem konischen In
nenabschnitt der Halterung von kleinerem Durchmesser arretiert.
Anders aufgebaute Schraubvorrichtungen, die eine Schraube zum sicheren
Eindrehen klemmend halten und während des Eindrehens führen, sind aus
den DE 196 50 799 C1, 197 12 783 A1 und 197 23 056 C1 bekannt. Dabei
arretieren die aus dem DE 196 50 799 C1 und 197 12 783 A1 bekannten
Vorrichtungen den Schraubenkopf mittels diesen umfassende Klauen, wel
che zum Einsetzen und Freigeben radial wegschwenkbar sind. In allen die
sen Fällen sind die Werkzeuge gegenüber den Schraubenhalterungen axial
verschieblich, um entweder die Schaftführung während des Eindrehens zu
gewährleisten oder den Klemmbacken ihre Radialbewegung zur Aufnahme
bzw. Freigabe des Schraubenkopfes zu ermöglichen.
Die bekannten Vorrichtungen sind kompliziert, schwer und häufig störanfäl
lig; außerdem eignet sich die eingangs geschilderte, mit federbelasteten
Kugelkränzen als Haltemittel arbeitende Vorrichtung nur für langschäftige
Schrauben.
Die Erfindung löst die Aufgabe, eine einfache und betriebssichere Vorrich
tung zum Halten und Eindrehen von insbesondere kurzen Schrauben zu
schaffen, mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 insbesondere dadurch,
dass die Halterung mit dem Werkzeug axial unverschieblich verbunden ist
und die Kugeln einen an der Anlage anliegenden Schraubenkopf rastend
umgreifen. Während die bekannten Schraubenkopf-Halterungen den
Schraubenkopf formschlüssig umfassten und einklemmten, so dass sie
zum Einbringen und Freigeben des Schraubenkopfes besondere Bewe
gungen - auch relativ zum Werkzeug - ausführen mussten, wird auf diese
Weise der Schraubenkopf im wesentlichen kraftschlüssig zwischen Anlage
und Kugelkranz eingerastet.
Aus der US 5,065,649 ist eine ähnlich konfigurierte Halterung an sich be
kannt. Sie ist jedoch nicht mit dem Werkzeug verbunden, dessen Schaft mit
erheblichem radialen Spiel in einen zylindrischen Ansatz einführbar und dem
zufolge axial verschiebbar ist. Ferner besteht die Halterung (einschließlich
des Ansatzes) insgesamt aus elastischem Material und die Halteelemente
sind keine federbelasteten Kugeln, sondern einstückig angeformte radial ein
wärts gerichtete zahnförmige Vorsprünge, die weder ein sicheres Einrasten
noch ein sicheres Halten des Schraubenkopfes gewährleisten.
Axial unverschieblich gegenüber dem Werkzeug ist auch der aus der US 5,101,698
bekannte Einschraubtiefe-Begrenzer, der das Einschraubwerk
zeug konzentrisch umgibt, aber keine Halterung für die einzudrehende
Schraube darstellt.
Das Gehäuse der gegenüber dem Werkzeug axial unverschieblichen Halte
rung kann also mit dem Werkzeug fest verbunden sein oder mit diesem
sogar aus einem Stück bestehen. Vorzugsweise ist jedoch die Halterung
auf einem das Werkzeug stirnseitig tragenden Schaft drehbar gelagert, weil
auf diese Weise auch bei sich drehendem Werkzeug und sich drehender
Schraube die Halterung sich nicht mitdreht, sobald sie beim Eindrehen der
Schraube auf einer diese umgebenden Oberfläche zur Anlage kommt.
In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass kurzschäftige
Schrauben der angesprochenen Art häufig gemeinsam mit einer Unterleg-
und einer relativ dicken Dichtungsscheibe eingedreht werden. Daher steht
ein entsprechend großer Abstand zwischen der Unterseite des Schrauben
kopfes und der Oberfläche des Verbindungspartners (Werkstück) zur Ver
fügung, so dass das axiale Umgreifen des Schraubenkopfes durch die Ein
schraubvorrichtung problemlos ist. Andererseits kann sogar die Unterleg
scheibe das Lösen der Kugelrastung bewirken oder jedenfalls unterstützen,
wenn ihr Durchmesser gerade so groß ist, dass sie beim Abschluss des
Eindrehens in Kontakt mit den aus den Kanälen radial einwärts vorstehen
den Kugeloberflächen gelangt.
Die Anlage für die Oberfläche des Schraubenkopfes in dessen in die Halte
rung eingerastetem Zustand kann mannigfaltig ausgebildet sein. Sie kann
aus einem das Werkzeug umgebenden Ring, aber auch aus einer Mehr
zahl von mehr oder weniger punktförmigen Flächen bestehen, welche das
Werkzeug umgeben. Entscheidend ist nur, dass die fraglichen Flächen die
Anlage für den Schraubenkopf ausreichend definieren.
Unabhängig von ihrer Verbindung mit dem Werkzeug bzw. dem dieses
tragenden Schaft kann die Halterung aus einem zum Werkzeug konzentri
schen, die Kanäle mit den Kugeln aufweisenden Führungsring und mehre
ren am Umfang verteilten Stegen bestehen, welche den Führungsring mit
dem Werkzeug (bzw. einer dessen Schaft umgebenden Lagerhülse) ver
binden. Die Stirnflächen dieser Stege können dann mit ihren im Betrieb
dem Schraubenkopf zugewandten Stirnflächen (ganz oder teilweise) die
Anlage für die Oberfläche des Schraubenkopfes bilden.
Die Kanäle der Kugeln innerhalb der Halterung sind vorteilhaft gegen die
Achse des Werkzeugs geneigt - vorzugsweise um 60° -, weil dies das Ein
rasten des Schraubenkopfes erleichtert und die Rasthaltung gegen unge
wolltes Herauslösen des Schraubenkopfes verstärkt.
Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Ausführungsbeispielen.
Darin zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungs
beispiels der erfindungsgemäßen Einschraubvorrichtung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht dieser Einschraubvorrichtung
von unten;
Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der
selben Einschraubvorrichtung;
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 eine ebenfalls der Fig. 3 entsprechende perspektivische
Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels;
Fig. 6a-c das längsgeschnittene Ausführungsbeispiel der Fig. 1-3
in drei verschiedenen Stadien eines Einschraubvorgan
ges;
Fig. 7a-c eine den Fig. 6a-c entsprechende Darstellung des Aus
führungsbeispiels der Fig. 4; und
Fig. 8a-c eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung des Ausfüh
rungsbeispiels der Fig. 5.
Das in den Fig. 1-3 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des Ein
schraubwerkzeugs hat einen Schaft 1, der an seinem einen Ende einen
- hier zweiteiligen - Sechskant 2 zum drehfesten Einsetzen in die Werk
zeugaufnahme einer Antriebsmaschine trägt. Das andere Ende ist zu
einem Bit 3 ausgeformt, dessen Umfangskonfiguration der Eingriffs-
Ausnehmung der einzusetzenden Schraube entspricht. Glockenförmig um
geben ist der Bit 3 von einer Schraubenhalterung 4, die in diesem Beispiel
fest mit dem Schaft 1 verbunden ist.
Die Halterung 4 mündet in einen Ring 5, der das Einschraubwerkzeug-Bit 3
konzentrisch umgibt, diesem gegenüber aber axial etwas vorspringt, was
sich aus der axialen Relation der Eingriffs-Ausnehmung im Schraubenkopf
zur Unterseite des Schraubenkopfes ergibt. Der Ring 5 schließt eine
Ringnut 6 in der Halterung 4 zu deren offenem Ende hin ab. In diese ist ein
Federelement 7 gelegt, welches beispielsweise aus einem Gummiring be
steht und radial einwärts gerichtete Vorspannkräfte auf Kugeln 8 ausübt,
die in der Querschnittsebene der Ringnut 6 radial, über den Umfang der
Halterung 4 verteilt in Radialbohrungen bzw. Kanälen 9 gehalten sind.
Gegen Herausfallen, radial einwärts ins Innere der Halterung 4, sind die
Kugeln 8 dadurch gesichert, dass die Öffnungen 10 der im wesentlichen
zylinderförmigen Kanäle 9 zum Inneren der Haltung 4 hin etwas kleiner
sind als der Durchmesser der Kanäle 9.
Oberhalb des vorstehend beschriebenen Kugelkranzes, der auf Grund sei
ner Federbelastung eine Rastvorrichtung bildet, weist die Innenfläche der
Halterung 4 eine Anlage 11 in Form eines kalottenförmigen Ringabschnitts
auf, welcher der Oberfläche der Schraubenköpfe angepasst ist.
Fig. 6 veranschaulicht das Einschrauben einer Schraube 20, welche einen
mit Gewinde versehenen Schaft 21, eine Bohrspitze 22 und einen Kopf 23
aufweist. Der Kopf 23 hat eine Ausnehmung 24, die als Werkzeugeingriff
dient, und dessen Konfiguration negativ komplementär zur positiven Konfi
guration des Bits 3 ist. Umgeben ist die Ausnehmung 24 von einer ringför
migen Schraubenkopffläche 25, die - zumindest im wesentlichen - der
Innenflächen-Anlage 11 der Halterung 4 entspricht. Auf dem Schrauben
schaft 21 vormontiert sitzt eine Unterlegscheibe 26 aus Metall und darunter
eine Dichtscheibe 27 aus einem elastischen Material wie Gummi, Kunst
stoff o. dgl.
Das Einschraubwerkzeug der Fig. 1-3 ist in Fig. 6 von einer - in Längs
richtung verstellbaren - Hülse 12 umgeben, deren Vorderrand 13 im unbe
lasteten Zustand die Halterung 4 in Richtung der Werkzeugachse 14 etwas
überragt und zum Abschalten der Antriebsmaschine dient, wenn die
Schraube 20 ihre Eindrehstellung erreicht hat (Fig. 6c); aus diesem Grunde
ist die Hülse 12 gegenüber dem Einschraubwerkzeug in Richtung der Ach
se 14 verschieblich.
Aus Fig. 6 geht auch hervor, dass die Kanäle 9, welche der radialen Füh
rung der Kugeln 8 dienen, gegen die Achse 14 des Schaftes 1 und damit
des Werkzeugs um etwa 60° geneigt sind. Entsprechend ist die Vorspann
wirkung des elastischen Ringes 7 nicht nur radial, sondern um das gleiche
Maß gegen die Achse 14 geneigt. Auf Grund dieser Anordnung ist die
Rastkraft, die beim Einführen der Schraube 20 in die Halterung 4 des
Werkzeugs überwunden werden muss (die eingerastete Position zeigt
Fig. 6b), geringer als die Rastkraft, welche im Zustand der Fig. 6b erforder
lich wäre, um die Schraube 20 aus ihrer dortigen Relativlage gegenüber
der Halterung 4 zu lösen. Unterstützt wird jenes Lösen aber, wie Fig. 6c
verdeutlicht, am dort dargestellten Schluss des Eindrehvorganges dadurch,
dass die Scheibe 26 gegen die Kugeln 8 von unten her drückt und damit
die Rastverbindung derart öffnet, dass die Halterung 4 vom Kopf 23 der
Schraube 20 unschwer abgezogen und damit das Werkzeug insgesamt
leicht entfernt werden kann.
Bei allem versteht sich, dass im Rastzustand zwischen Halterung 4 und
Schraubenkopf 23 der Bit 3 in die Ausnehmung 24 formschlüssig eingreift,
so dass ein Drehantrieb über den Sechskant 2, den Schaft 1 zunächst zum
Vorbohren mit Hilfe der Bohrspitze 22 und dann zum Eindrehen der
Schraube 20 führt, bis diese ihre Befestigungsstellung erreicht hat; im Bei
spiel zum Zwecke der Verbindung zweier Bleche 30 und 31.
Das zweite Ausführungsbeispiel, welches perspektivisch in Fig. 4 und im
Längsschnitt in Fig. 7 - wiederum in drei verschiedenen Betriebsstadien -
dargestellt ist, unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Ausführungs
beispiel dadurch, dass die Halterung 4 auf dem Schaft 1 drehbar angeord
net ist. Sie wird in der einen axialen Richtung durch einen Sicherungs
ring 15 und in der anderen axialen Richtung durch eine Hülse 16 gehalten,
letztere ist mittels einer Madenschraube 17 auf dem Schaft 1 befestigt. Auf
diese Weise bleibt die Halterung 4 auch bei noch drehendem Werkzeug
gegenüber dem Blech 30 in Ruhe, wenn die Halterung im Stadium der Fig.
7c in Anlage an das Blech 30 kommen sollte. Eine Beschädigung der Ober
fläche des Blechs 30 durch die Halterung 4 ist dadurch ausgeschlossen.
Gleiches gilt für das dritte Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 8.
Statt der nachträglich bzw. abschließend auf dem Schaft 1 mit Hilfe der
Madenschraube 17 zu befestigenden Hülse 16 ist dort als rückwärtiger An
schlag für die Halterung 4 jedoch eine fest auf dem Schaft 1 sitzende oder
auch ggf. mitdrehende und sich am Sechskant 2 abstützende Hülse 18
vorgesehen.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Halten und Eindrehen von Schrauben (20), mit einem
ihren Schaft (21) radial überragenden Kopf (23) und einer darin zentrisch an
geordneten Ausnehmung (24) für einen formschlüssigen Werkzeugeingriff,
umfassend
ein der Ausnehmung (24) angepasstes Eindrehwerkzeug (3) und
eine Halterung (4) für die Schraube (20), wobei diese
die Schraube (21) im Haltezustand ringförmig umgibt,
mehrere Kanäle (9) aufweist zum radialen Führen von radial einwärts federnd vorgespannten und gegen Herausfallen gesicherten Kugeln (8) zum lösbaren Festhalten der Schraube (20),
mit dem Werkzeug (Bit 3) axial unverschieblich verbunden ist und
radial außerhalb des Werkzeugs eine Anlage (11) für die Oberseite des Schraubenkopfes (23) aufweist, so dass die Kugeln (8) den an der Anlage (11) anliegenden Schraubenkopf (23) rastend umgreifen.
ein der Ausnehmung (24) angepasstes Eindrehwerkzeug (3) und
eine Halterung (4) für die Schraube (20), wobei diese
die Schraube (21) im Haltezustand ringförmig umgibt,
mehrere Kanäle (9) aufweist zum radialen Führen von radial einwärts federnd vorgespannten und gegen Herausfallen gesicherten Kugeln (8) zum lösbaren Festhalten der Schraube (20),
mit dem Werkzeug (Bit 3) axial unverschieblich verbunden ist und
radial außerhalb des Werkzeugs eine Anlage (11) für die Oberseite des Schraubenkopfes (23) aufweist, so dass die Kugeln (8) den an der Anlage (11) anliegenden Schraubenkopf (23) rastend umgreifen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (9) der Kugeln (8) gegen die Ach
se (14) des Werkzeugs (3) geneigt sind, vorzugsweise um 60°.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) auf einem das Werkzeug
(3) stirnseitig tragenden Schaft (1) drehbar gelagert ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (11) für die Oberseite (25) des
Schraubenkopfes (23) das Werkzeug (3) ringförmig umgibt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (11) für die Oberseite (25) des
Schraubenkopfes (23) aus mehreren, das Werkzeug umgebenden Punktflä
chen besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) aus einem zum Werkzeug
(3) konzentrischen, die Kanäle (9) mit den Kugeln (8) aufweisenden Füh
rungsring und mehreren am Umfang verteilten, den Führungsring mit dem
Werkzeug (3) verbindenden Stegen besteht, welche mit ihren im Betrieb ei
nem Schraubenkopf (23) zugewandten Stirnflächen die Anlage (11) für des
sen Oberfläche (25) bilden.
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