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Maschine zum selbstschneidenden Einschrauben von
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Gewindeteilen in Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Maschine zum
selbstschneidenden Einschrauben von Gewindeteilen in Werkstücke, mit einem Drehkopf
zum Drehen des Gewinde teils und einem den Drehkopf in Richtung auf das Werkstück
verschiebenden Vorschubantrieb.
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Zum Eindrehen von Gewindeteilen, wie z.B, Schrauben, in Werkstücke
sind Maschinen bekannt" die das Gewindeteil an seinem rückwärtigen Ende drehen und
dabei in Richtung auf das Werkstück drücken' so daßsich das Gewinde des Gewindeteils
in die geschlossene oder vorgebohrte Wand des Werkstücks hineinschneidet.
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Die Art der zu verwendenden Gewindeteile hängt hinsichtlich der Materialauswahl
und der Ausbildung des vorderen Endes maßgeblich von der Art des Werkstücks und
von dem Werkstoff ab Besteht das Werkstück aus Kunststoff, dann werden an die Festigkeit
des
Gewindeteils keine hohen Anforderungen gestellt.
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Bei der Bearbeitung von metallischen Werkstücken ist dagegen das Gewindeteil
an seiner Spitze mit einem speziellen Schneidansatz versehen.
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Sofern das Werkstück aus einem Material hoher Festigkeit besteht schneidet
das Gewindeteil beim Einschrauben in das Werkstück ein sauberes Gewinde in das Werkstück
ein. Schwierigkeiten ergeben sich aber insbesondere bei Werkstücken mit geringerer
Fettig keit wie z.B. bei Kunststoffprofilen mit relativ geringer Wandstärke. Wenn
in die Wand eines solchen Kunststoffprofils ein selbstschneidendes Gewindeteil eingeschraubt
wird, besteht sowohl bei zu geringer als auch bei zu großer Vorschubkraft die Gefahr,
daß das erzeugte Gewindeloch ausgefräst wird, so daß das Gewindeteil in dem Werkstück
keinen Halt bekommt.
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Andererseits ist es sehr schwierig und aufwendig, den Vorschub derart
an die Drehgeschwindigkeit anzupassen, daß das Gewinde genau mit der richtigen Steigung
in das Werkstück eingeschraubt wird. Eine solche Anpassung würde auch für unterschiedliche
Gewinde und eine Umstellung der Maschine erforderlich machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit der auch in relativ weiche oder dünnwündigen Materialien
ein selbstschneidendes Gewindeteil unter Erzeugung eines exakt passenden Innengewindes
eingedreht werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge-
sehen,
daß unterhalb des Drehkopf es eine Führungseinrichtung angeordnet ist, die zwei
relativ zueinander zwischen einer Schließstellung einer öffnungsstellung bewegbare
Backen aufweist, und daß die Backen etwa halbkreisförmige Ausnehmungen haben, die
in der'Schließstellung eine Gewindebohrung für den, Eingriff in das Gewinde des
Gewindeteils bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen Maschine befindet sich zwischen dem Drehkopf
und dem Werkstück die Führungseinrichtung,zwischen deren Backen der Gewindeschaft
des Gewindeteiles derart geführt ist, daß das Gewindeteil einen der Gewindesteigung
ent- -sprechenden Vorschub erhält, der exakt auf die jeweilige Drehzahl des Drehantriebs
abges'%itärnt ist. Der schraubenförmige Gewindesteg wird daher sauber in das Werkstück
eingedreht und erzeugt in diesem einen genau passenden schraubenförmigen Gewindegang.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die auf das Schraubteil einwirkende Vorschubkraft
in weiten Grenzen variieren kann und unabhängig von der Drehzahl ist mit der das
Schraubteil gedreht wird. Bei harten Werkstücken ergibt sich in der Regel eine geringere
Drehgeschwindigkeit, weil der Kraft der Drehkopfes ein größerer Widerstand entgegengesetzt
wird als bei weichen Werkstücken. Die Vorschubgeschwindigkeit des Schraubteils paßt
sich bei der erfindungsgemäßen Maschine selbsttätig an die Steigung des Gewindes
und die jeweilige Drehgeschwindigkeit an, weil das, Schraubteil in der von den geschlossenen
Backen gebildeten Gewindebohrung geführt ist und mit seinem Außengewinde in das
Innengewinde dieser Bohrung eingreift.- Nach Beendigung es, Schraübvorganges werden
die Backen auseinandergefahren, so daß das Schraubteil.freigegeben wird und
zusammen
mit dem Werkstück aus der Maschine herausgenommen werden kann. Hierbei ist es erforderlich,
daß beide Backen der Führungseinrichtung verschwenkt werden.
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Während des Schraubvorganges muß sichergestellt sein, daß die Backen
sich nicht auseinatnderbewegen können.
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Um dies zu erreichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, daj3 die Führungseinrichtung eine die Backen in der Schließstellung
festhaltende Verriegelungsvorrichtung auf weist. Diese elektromagnetische oder pneumatische
Verriegelungsvorrichtung bildet eine mechanische Sperre, die das Auseinanderbewegen
der Backen verhindert.
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Zweckmäßigerweise ist an dem Drehkopf ein Anschlagelement befestigt'
das die Verriegelungsvorrichtung bei Unterschreiten einer vorgegebenen Höhe des
Drehkopfes auslöst. Damit wird erreicht, daß das Schraubteil selbsttätig freigegeben
wird, wenn es bis zu einer bestimmten Tiefe in das Werkstück eingeschraubt worden
ist. Gleichzeitig mit dem Auslösen der Verriegelungsvorrichtung sollte die Abschaltung
des Drehkopfes erfolgen, damit die Schraube, die nach dem Auseinanderspreizen der
Backen außerhalb des Werkstücks keine Gewindeführung mehr hat, weitergedreht wird.
Dies gilt insbesondere im Falle dünnwandiger Werkstücke.
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Andererseits ist es bei dickwandigeren Werkstücken auch möglich, die
Backen auseinanderzuspreizen, bevor der Einschraubvorgang beendet ist, um die Schraube
vollständig
in das Werkstück einzuschrauben. Da bei Erreichen einer bestimmten Einschraubtiefe
davon ausgegangen werden kann, daß das in das Werkstück eingeschnittene Gewinde
zur Führung und Verhinderung des Ausreißens der Schraube nunmehr ausreicht, kann
das letzte Stück des Einschraubvorgangs auch ohne die Führungseinrichtung durchgeführt
werden. Beim Auseinanderspreizen der Backen lösen sich diese von dem Gewindeschaft
und geben den Weg für den Durchtritt des Schraubenkopfes frei. In dem zuletzt genannten
Fall öffnet das Anschlagelement die Backen, bevor der Drehkopf abgeschaltet bzw.
von dem Gewindeteil abgehoben wird.
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Zur Erleichterung der Bedienung der erfindungsgemäßen Maschine ist
gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Verriegelungselement
durch eine erste Feder in Richtung auf die Verriegelungsstellung vorgespannt ist
und daß die Backen durch eine zweite Feder in Richtung auf die Öffnungsstellung
vorgespannt sind. Wenn hierbei die Backen gegeneinandergedrückt werden, was manuell
oder mit einem Hilfsantrieb erfolgen kann, rastet die Verriegelungsvorrichtung in
der Schließstellung der Backen selbsttätig ein. Wird die Verriegelungsvorrichtung
anschließend (durch den Anschlag oder manuell) gelöst, dann gehen die Backen unter
der Wirkung der zweiten Feder selbsttätig auseinander, um das Gewindeteil mit dem
Werkstück freizugeben und ein neues Gewindeteil zwischen die Backen einsetzen zu
können. Die einzigen, zur Bedienung einer derartigen Maschine erforderlichen Handgriffe
bestehen
im Einsetzen des Gewindeteiles zwischen die Backen und
dem Einschalten des Drehkopfes und des Vorschubantriebs.
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Vorzugsweise sind die Backen an einer -Haltevorrichtung um vertikale
Achsen schwenkbar gelagert. Die Backen können an ihren vorderen Enden Griffteile
zum manuellen Zusammendrücken aufweisen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Backen als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist und daß die rückwärtigen
Hebelarme einander zugewandte Ausnehmungen aufweisen, in die in der Schließstellung
der Backen, das um eine horizontale Achse schwenkbare Verriegelungselement eingreift.
Das Verriegelungselement hält somit -die rückwärtigen Hebelarme gespreizt, wobei
die vorderen Hebelarme die die Gewindebohrung bildenden halbkreisförmigen Ausnehmungen
aufweisen, zusammengehalten werden.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine zum Einschrauben
von Gewindeteilen in Werkstücke, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Führungseinrichtung,
Fig.
3 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles III der Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt
durch die Führungseinrichtung zu Beginn des Einschraubens, Fig. 5 einen Querschnitt
durch die Führungseinrichtung während des Einschraubens, und Fig. 6 eine Ansicht
der Führungseinrichtung bei geöffneten Backen.
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Die dargestellte Maschine weist eine Basisplatte 10 auf, auf der ein
Gehäuse 11 aufrechtstehend befestigt ist.
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Im Innern des Gehäuses 11 ist eine sich vertikal erstreckende Kolbenstange
12 fest angebracht. Entlang der Kolbenstange 12 ist der druckluftbetätigte Zylinder
13 vertikal bewegbar geführt. Der Zylinder 13, in dessen Innerem sich der mit der
Kolbenstange 12 fest verbundene Kolben befindet,bildet den Vorschubantrieb für den
Drehkopf 14. Dieser Drehkopf 14 ist an einem mit dem Zylinder 13 fest verbundenen
Tragarm 15 befestigt, der aus einem Schlitz 16 in der Vorderseite des Gehäuses 11
horizontal nach vorne absteht.
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Der Drehkopf 14 besteht aus einer Antriebseinrichtung, die über eine
flexible Leitung 17 vom Innern des Gehäuses 11 her versorgt wird und die eine vertikale
sich nach unten erstreckende Ausgangswelle 17 aufweist.
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An der Ausgangswelle 17 des Drehkopfes 14 ist ein Werkzeug 18 befestigt,
das so ausgebildet ist, daß es das obere Ende des Gewindeteils 19 ergreifen und
drehen kann. Im vorliegenden Fall hat das Werkzeug 18 ein U-förmiges Greif teil
20,mit nach unten weisenden
Schenkeln. Dieses Greifteil 20 übergreift
den zylinderförmigen Kopf 21 des Gewindeteils 19 und nimmt dieses bei Drehung der
Ausgangswelle 17 drehend mit. Das Gewindeteil 19 ist bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel das Band (Gelenkteil), das an einem Fensterrahmen angebracht
wird, um daran den Fensterflügel zu befestigen. An dem unteren Ende des Gewindeschaftes
22 befindet sich eine Schneidspitze 23, die zuerst in das Werkstück 24,eindringt.
Das Werkstück 24 besteht im vorliegenden Fall aus einem Fensterrahmenprofil 24,
das einen verstärkenden Holzeinsatz 25 aufweist.
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An dem Gehäuse 11 ist ferner die Führungseinrichtung 26 befestigt,
deren Backen 27,28 aus horizontalen Platten bestehen, welche in den Bereich zwischen
dem Werkzeug 18 und dem Werkstück 24 hineinragen. Die Backen 27,28, die in einer
Ebene angeordnet sind, liegen in der Schließstellung mit jeweils einem Rand dicht
aneinander. An diesen Rändern befinden sich die etwa halbkreisförmigen Ausnehmungen
29, die im SchlieB-zustand der Backen 27,28 eine Gewindebohrung bilden.
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Die Wände der Ausnehmungen 29 sind daher jeweils als Halbgewinde geformt.
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Die Backen 27 und 28 sind in dem horizontalen Schlitz 31 zwischen
einer oberen Platte 30 und einer unteren Platte 32 horizontal verschwenkbar geführt.
Zwischen den Platten 30 und 32 erstrecken sich vertikale Stifte als Achsen 33,34,
die durch Löcher der Platten 30 und 32 sowie durch Löcher der Backen 27 und 28 hindurchgehen.
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Die Backen 27,28 können somit um die vertikalen Achsen 33,34 herum
verschwenkt werden. Jede der Backen 27,28 bildet einen zweiarmigen Hebel, dessen
vorderer Hebelarm ein Griffteil 35 aufweist, um die Backen 27,28
durch
Verschwenken um die Achsen 33,34 gegeneinanderdrücken und somit schließen zu können.
Die rückwärtigen Hebelarme weisen an ihren einander zugewandten Kanten Abrundungen
36 zur Ermöglichung des Auseinanderschwenkens der vorderen Hebelarme auf. An die
Abrundungen 36 schließen sich Ausnehmungen 37 an, die zu den Seiten hin begrenzt
sind.
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Das Verriegelungselement 38 zur Verriegelung der Backen 27 und 28
im Schließzustand besteht aus einem L-förmigen Block 38, der mit seinem vertikalen
Schenkel in einer Ausnehmung am rückwärtigen Ende der oberen Platte 30 um eine horizontale
Achse schwenkbar gelagert ist und dessen unterer Schenkel im Verriegelungszustand
in die Ausnehmungen 37 an den'rückwärtigen Enden der Backen 27 und 28 eingreift,
um diese im Schließzustand zu arretieren. Das Verriegelungselement 38, das um die
horizontale Achse 39 schwenkbar ist, wird von einer Feder 40, die unterhalb des
Niveaus der Achse 39 an dem Verriegelungselement 38 angreift und am dem Gehäuse
11 abgestützt ist, in Richtung auf die Verriegelungsstellung (Fig. 4) gespannt.
Es rastet in den Ausnehmungen 37 ein, sobald die Backen 27,28 an ihren vorderen
Enden zusammengedrückt sind und verhindert dann, das Auseinandergehen dieser Backen.
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Das Verriegelungselement 38 wird durch einen Anschlag 41 entriegelt.
Bei dem Anschlag 41 handelt es sich um eine von dem Halter 15 nach unten abstehende
Stange, die beim Absenken des Drehkopfes 14 durch ein Loch 42 der Platte 30 hindurchgeht
und dann auf den horizontalen Schenkel des Verriegelungselementes 38 trifft.
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Beim weiteren Absenken des Anschlags 41 verschwenkt
dieser
das Verriegelungselement 38 entgegen der Wirkung der Feder 40 (Fig. 5), so daß die
Backen 27,28 entriegelt werden. Zwischen den Backen, 27,28 ist eine Feder 43 wirksam,
die diese Backen nach der Entriegelung um die Achsen 33 und 34 verschwenkt und auseinandertreibt.
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An dem Halter 15 ist ferner ein Mikroschalter 44 befestigt, der beim
Absenken des Drehkopf es 14 bei Erreichen einer bestimmten einstellbaren Position
gegen einen am Gehäuse 11 befestigten Anschlag 45 stößt und von diesem betätigt
wird. Der Schalter 44 schaltet dann die Energieversorgung für den Drehkopf 14 und
für den Zylinder 13 ab.
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Die Maschine arbeitet wie folgt: Nachdem das Werkstück 24 unter der
Führungseinrichtung 26 positioniert ist, wird der Gewindeschaft 22 des Gewindeteiles
19 zwischen die geöffneten Backen 27,28 eingeführt und die Backen werden gemäß Fig.
3 zusammengedrückt, so daß der Gewindeschaft 22 in Gewindeingriff mit den Ausnehmungen
29 kommt und in diesen festgehalten wird. Das Werkzeug 18 übergreift mit seinem
Greifteil 20 den Kopf 21 des Gewindeteils 19. Nun wird durch Einschalten des Drehkopfes
14 und des Zylinders 13 das Gewindeteil 19 gedreht und gleichzeitig durch Herunterfahren
des Zylinders 13 mit der Halterung 15 und dem Drehkopf 14 in Richtung auf das Werkstück
24 bewegt (Fig. 4). Die Vorschubbewegung wird durch den Eingriff des Gewindeschaftes
in das Gewinde der Ausnehmungen 29 gesteuert.
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Nachdem ein Stück der Gewindebohrung in das Werkstück 24 eingeschnitten
worden ist, stößt der Anschlag 41 gegen das Verriegelungselement 38 und schwenkt
dieses entgegen der Wirkung der Feder 40 in die Entriegelungsstellung.
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Dadurch spreizen sich durch die Kraft der Feder 43 die vorderen Enden
der Backen 27,28 auseinander, um den Gewindeschaft 22 freizugeben. Das Werkzeug
18 kann nunmehr durch die Ausnehmungen 46 dicht an den Vorderkanten der Platten
30 und 32 hindurch sowie' zwischen den Backen 27 und 28 hindurch in Richtung auf
das Werkstück 24 bewegt werden, bis der Gewindeschaft 22 vollständig eingeschraubt
ist. Wenn dies geschehen ist, wird der Schalter 44 von dem Anschlag 45 betätigt
und der Drehkopf 14 wird abgeschaltet und der Zylinder 13 fährt in seine obere Stellung
zurück. Anschließend kann sogleich ein neues Gewindeteil 19 zwischen die Backen
27 und 28 eingesetzt werden.
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L e e r s e i t e