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Dokumentenidentifikation DE102005022398A1 16.11.2006
Titel Schraubvorrichtung
Anmelder Hoyer Montagetechnik GmbH, 99891 Schwarzhausen, DE
Erfinder Hoyer, Diethard, 99842 Ruhla, DE;
Walther, Eberhard, 99817 Eisenach, DE
Vertreter Weidner Stern, Patentanwälte, 99084 Erfurt
DE-Anmeldedatum 13.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005022398
Offenlegungstag 16.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.2006
IPC-Hauptklasse B25B 23/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B25B 21/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B25B 13/48(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B25B 13/50(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten Verschrauben einer aus zwei koaxial zueinander angeordneten und untereinander drehbar verbundenen Bauteilen bestehenden Baugruppe an einem weiteren Bauteil. Bei der an einem weiteren Bauteil zu verschraubenden Baugruppe handelt es sich um zwei drehbar und koaxial angeordnete Bauteile, welche mit Schlüsselflächen versehene und axial benachbarte Mehrkantschraubenköpfe aufweisen. Durch die Möglichkeit des radialen Ein- und Ausrückens eines Halteschlüssels und eines Arbeitsschlüssels in überlappenden Stellungen kann hinsichtlich Drehmoment und Drehwinkel jeder gattungsgemäße Schraubprozess realisiert werden. Die Anordnung von zwei konzentrisch angeordneten und voneinander unabhängig antreibbaren Antriebswellen ermöglicht eine sehr kompakte Bauform.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten Verschrauben einer aus zwei koaxial zueinander angeordneten und untereinander drehbar verbundenen Bauteilen bestehenden Baugruppe an einem weiteren Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der an einem weiteren Bauteil zu verschraubenden Baugruppe handelt es sich um zwei drehbar und koaxial angeordnete Bauteile, welche mit Schlüsselflächen versehene und axial benachbarte Mehrkantschraubenköpfe aufweisen. Die Bauteile sind axial zueinander nicht verschiebbar. Das Einschrauben erfolgt durch Drehen des koaxial äußeren Bauteils, welches als Überwurfschraube oder Überwurfmutter ausgebildet sein kann. Ein Drehen der Schraubenköpfe mit um 360° kreisenden, seitlich ansetzbaren Schraubwerkzeugen ist durch vom Basisteil in den Bewegungsbereich der Schraubwerkzeuge ragende Bauteile nicht möglich. Ein steckschlüsselartiges Übergreifen der Schraubenköpfe ist ebenfalls nicht möglich, da das koaxial äußere Bauteil, welches das Schraubgewinde aufweist, einen Schraubenkopf mit kleinerem Kopfkreis besitzen kann, als das mit ihm drehbar verbundene Bauteil. Beim Schraubvorgang kommt es darauf an, die zu verschraubende Baugruppe hinsichtlich Winkelstellung und Drehmoment definiert am Basisteil zu verschrauben. Eine derartige Schraubaufgabe besteht insbesondere bei der Montage von Common-Rail-Baugruppen für Dieselmotoren. Eine automatisierte Lösung zum Verschrauben solcher Bauteile ist nicht bekannt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schraubvorrichtung für die oben erläuterten Schraubbedingungen zu schaffen, mit welcher der Schraubvorgang hinsichtlich Drehmoment und Drehwinkel prozessüberwacht erfolgen kann, wobei aus Gründen der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Schraubvorgänge eine achsfluchtende Anordnung des Schraubantriebs, der Drehlagerung für den Arbeitsschlüssel, der Drehlagerung für den Halteschlüssel sowie der zu verschraubenden Bauteile realisiert werden soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Schraubvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch die Möglichkeit des radialen Ein- und Ausrückens des Halteschlüssels und des Arbeitsschlüssels in überlappenden Stellungen hinsichtlich Drehmoment und Drehwinkel jeder gattungsgemäß beschriebene Schraubprozess realisiert werden kann. Die Anordnung von zwei konzentrisch angeordneten und voneinander unabhängig antreibbaren Antriebswellen ermöglicht eine sehr kompakte Bauform, was wiederum Voraussetzung für die geforderte hohe Prozessgenauigkeit ist.

Durch die um eine zur zu verschraubenden Baugruppe parallel verlaufende Achse zusätzlich schwenkbaren Schlüssel besteht die Möglichkeit, am Basisteil sowie an der zu verschraubenden Baugruppe auftretende Toleranzen hinsichtlich Koaxialität der Gewinde und Mittigkeit der Schlüsselflächen zu kompensieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

1 eine perspektivische Prinzipdarstellung

2 ein Basisteil mit verschraubter Baugruppe

3 u. 4 die Draufsichten verschiedener Schlüsselstellungen

5 die perspektivische Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Schraubvorrichtung

Gemäß 1 ist an einem Gestell 2 die Antriebswelle 1 für den Antrieb des Arbeitsschlüssels 8 gelagert, wobei der Wellenantrieb nicht dargestellt ist. Die Verbindung mit dem Arbeitsschlüsselausleger 7 erfolgt über die Wellenkupplung 4. Die Lagerung des mit dem Arbeitsschlüsselausleger 7 verbundenen Teils der Antriebswelle 1 erfolgt im Wellenlager 6. Ebenfalls im Wellenlager 6 wird die als Hohlwelle ausgebildete und koaxial angeordnete Antriebswelle 3 gelagert, welche mit dem Halteschlüsselausleger 10 verbunden ist. Der Drehantrieb der Antriebswelle 3 erfolgt über einen gestellfest angeordneten Zugmittelantrieb 20. Am Umfang der Antriebswelle 3 ist weiterhin eine Bremsscheibe ausgebildet, welche mit zugehörigen gestellfesten Bremsmitteln eine Feststellbremse 5 bilden. An dem aus dem Wellenlager 6 austretenden Ende der Antriebswelle 3 ist der Halteschlüsselausleger 10 angeordnet. Dieser ist U-förmig ausgebildet, wobei der obere Schenkel vom Ende der Antriebwelle 1 durchragt wird. Am oberen Teil des Halteschlüsselauslegers 10 ist der Stellantrieb 12 angeordnet, an welchem der untere Schenkel mit dem nochmals U-förmig nach unten abgewinkelten Halteschlüssel 11 radial verfahrbar gelagert ist. An dem zwischen oberen und unteren Schenkel des Halteschlüsselauslegers endenden Teil der Antriebswelle 1 ist der Arbeitsschlüsselausleger 7 U-förmig abragend angeordnet. Am unteren Schenkel des Arbeitsschlüsselauslegers 7 ist der Stellantrieb 9 angeordnet, auf welchem der Arbeitsschlüssel 8 radial verfahrbar gelagert ist. Der U-förmige Arbeitsschlüsselausleger 7 kann dabei den unteren U-förmigen Teil des Halteschlüsselauslegers 10 mit Halteschlüssel 11 umgreifen.

In 1 ist ein Basisteil 13 mit zu verschraubender Baugruppe 15 in Schraubposition dargestellt, wobei der Halteschlüssel 11 an den Schlüsselflächen 16 der Baugruppe 15 und der Arbeitsschlüssel 8 an der Überwurfschraube 17 angreifen.

2 zeigt in Alleinstellung ein Basisteil 13 mit verschraubter Baugruppe 15. Das Basisteil weist im Drehbereich von Halteschlüssel 11 und Arbeitsschlüssel 8 ein abragendes Störteil 14 auf. Das Basisteil ist mit einem Innengewinde versehen, in welches die Baugruppe 15 gegen eine im Basisteil 13 ausgebildete Anschlagfläche (nicht dargestellt) verschraubt ist. Dazu weist die Baugruppe 15 unterhalb der Schlüsselflächen 16 eine ebenfalls mit Schlüsselflächen versehene Überwurfschraube 17 auf, welche drehbar aber axial nicht verschiebbar angeordnet ist. Das Außengewinde der Überwurfschraube 17 ist in das Innengewinde im Basisteil 13 eingeschraubt und zieht die Baugruppe 15 somit in das Basisteil 13. Das Verschrauben der Baugruppe 15 ist dabei so erfolgt, dass sich die Baugruppe 15 bei einem vorgegebenen Anzugsdrehmoment in einer definierten Winkelstellung befindet.

Zum automatischen Verschrauben wird die aus Basisteil 13 und Baugruppe 15 bestehende Einheit vormontiert in der Schraubvorrichtung in eine achsfluchtende Ausgangsstellung gebracht und das Basisteil 13 durch nicht dargestellte Spannmittel fixiert. Über ebenfalls nicht dargestellte sensorische Mittel wird die momentane Winkelstellung der Baugruppe 15 erfasst. Der Halteschlüssel 11 wird durch Drehen des Halteschlüsselauslegers 10 zu den Schlüsselflächen 16 ausgerichtet und somit in Einrückposition gebracht. Das Ansetzen des Halteschlüssels 11 erfolgt dann durch radiales Bewegen des unteren Schenkels des Halteschlüsselauslegers 10 mittels des Stellantriebs 12. Ein definiertes Drehen des Halteschlüsselauslegers 10 bewirkt dann eine drehwinkelgenaue Ausrichtung der Baugruppe 15. Durch das Wirksamwerden der Feststellbremse 5 wird die Winkelstellung der Baugruppe 15 fixiert.

Gleichwirkend wird die Winkelstellung der Überwurfschraube 17 erfasst und der Arbeitsschlüssel 8 durch Drehen des Arbeitsschlüsselauslegers 7 in Einrückposition gebracht. Das Ansetzen des Arbeitsschlüssels 8 an die Schlüsselflächen der Überwurfschraube 17 erfolgt dann durch radiales Einrücken des Arbeitsschlüssels 8 mittels des Stellantriebs 9.

Durch Drehen des Arbeitsschlüsselauslegers 7 und damit des Arbeitsschlüssels 8 in die entsprechende Richtung erfolgt das Einschrauben der Überwurfschraube 17 in das Innengewinde des Basisteils 13. Dabei erfolgt das Einschrauben der Überwurfschraube 17 auf Grund des in den Drehbereich ragenden Störteils 14 immer nur schrittweise um einen bestimmten Drehwinkel. Daran schließt sich ein Ausrücken des Arbeitsschlüssels 8, ein Zurückdrehen in eine neue Einrückstellung und eine erneute Schraubbewegung an, bis die Baugruppe 15 im Inneren des Basisteils 13 an eine Anschlagfläche gedrückt wird und das geforderte Anzugsmoment erreicht ist. Nach Beendigung des Schraubvorgangs werden der Arbeitsschlüssel 8 und der Halteschlüssel 11 wieder ausgerückt und das Basisteil 13 mit verschraubter Baugruppe 15 kann der Schraubvorrichtung entnommen werden.

In den 3 und 4 sind verschiedene Aus- und Einrückstellungen des Halteschlüssels 11 und des Arbeitsschlüssels 8 in Bezug auf die jeweilige Stellung der Schlüsselflächen 16 und der Überwurfschraube 17 dargestellt. 4 zeigt eine Situation, in welcher der Arbeitsschlüssel 8 und der Halteschlüssel 11 direkt übereinander angeordnet sind und aus diesen Stellungen aus- und eingerückt werden.

Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Schraubvorrichtung sind zusätzlich am hinteren Ende des Halteschlüssels 11 das Schwenklager 19 und hinter dem Arbeitsschlüssel 8 das Schwenklager 18 ausgebildet. In diesen Schwenklagern 18 und 19 sind die vertikalen Achsen 22 und 21 gelagert. Um diese Achsen 21 und 22 können der Halteschlüssel 11 und der Arbeitsschlüssel 8 um ca. 3° in beide Richtungen geschwenkt werden. Die Stellantriebe sind dabei kraftlos. So können am Basisteil 13 sowie an der zu verschraubenden Baugruppe 15 auftretende Toleranzen hinsichtlich Koaxialität der Gewinde und Mittigkeit der Schlüsselflächen kompensiert werden.

1
Antriebswelle AS
2
Gestell
3
Antriebswelle HS
4
Wellenkupplung
5
Feststellbremse HS
6
Wellenlager
7
Arbeitsschlüsselausleger
8
Arbeitsschlüssel
9
Stellantrieb AS
10
Halteschlüsselausleger
11
Halteschlüssel
12
Stellantrieb HS
13
Basisteil
14
Störteil
15
Baugruppe
16
Schlüsselflächen
17
Überwurfschraube
18
Schwenklager
19
Schwenklager
20
Zugmittelantrieb
21
Achse
22
Achse


Anspruch[de]
Schraubvorrichtung zum automatisierten Verschrauben einer aus zwei koaxial zueinander angeordneten und untereinander drehbar verbundenen Bauteilen bestehenden Baugruppe an einem weiteren Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteschlüssel (11) und ein drehbarer Arbeitsschlüssel (8) vorgesehen sind, wobei der Halteschlüssel (11) und der Arbeitsschlüssel (8) mittels Stellantrieben (12) und (9) radial zur Drehachse der zu verschraubenden Baugruppe (15) aus- und einrückbar sind, wobei das Aus- und Einrücken in der gleichen Richtung möglich ist. Schraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteschlüssel (11) drehbar angetrieben ausgebildet ist. Schraubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb des Halteschlüssels (11) und des Arbeitsschlüssels (8) über koaxial und achsfluchtend zu der zu verschraubenden Baugruppe (15) angeordnete Antriebswellen (1) und (3) erfolgt, wobei der Halteschlüssel (11) und der Arbeitsschlüssel (8) als jeweils ein Schenkel eines U-förmigen, von den Antriebswellen (3) und (1) abragenden Auslegers ausgebildet sind, wobei der Halteschlüsselausleger (10) in dem vom Arbeitsschlüsselausleger (7) umschlossenen Raum positionierbar ist, so dass der Halteschlüssel (11) und der Arbeitsschlüssel (8) in der gleichen Richtung aus- und einrückbar sind. Schraubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteschlüssel (11) am Halteschlüsselausleger (10) und der Arbeitsschlüssel (8) am Arbeitsschlüsselausleger (7) jeweils um eine parallel zur Drehachse der zur verschraubenden Baugruppe (15) verlaufende Achse (21, 22) schwenkbar ausgebildet ist.






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