旋拧设备的制作方法

本发明涉及一种旋拧设备以及这种旋拧设备的用途。

背景技术：

1、从现有技术中已知，通过旋拧设备将螺纹成形的螺钉、例如流钻螺钉插入到部件中。这种旋拧设备具有旋转驱动器以旋转地驱动旋拧设备的驱动扭矩传递单元，该驱动扭矩传递单元被构造为驱动轴的形式。驱动扭矩传递单元在远离旋转驱动器的端部处联接至钻头，该钻头接合到螺钉的接合特征中以使螺钉旋转。此外，这种旋拧设备具有进给驱动器以沿进给方向、即沿轴向方向移动钻头并因此移动螺钉。

2、使得钻头能够相对于旋转驱动器沿轴向方向移动，因此螺钉也能够相对于旋转驱动器沿轴向方向移动，并且驱动扭矩能够同时被从旋转驱动器经由驱动扭矩传递单元传递到钻头和螺钉，已知的旋拧设备具有带有轴-毂连接件的驱动扭矩传递单元。该轴-毂连接件使得驱动扭矩传递单元的靠近螺钉的部段可以相对于驱动扭矩传递单元的靠近旋转驱动器的部段沿轴向方向移动。驱动扭矩传递单元的靠近螺钉的部段能够在负载下进行进给移动，该进给移动是由进给驱动器引起的，而驱动扭矩传递单元的靠近旋转驱动器的部段和旋转驱动器的固定地连接到驱动扭矩传递单元靠近旋转驱动器的部段的转子不进行这种进给移动。换句话说，轴-毂连接件使得驱动扭矩传递单元能够在拧入过程期间相对于轴-毂连接件的有效长度是可变的，并且因此钻头和螺钉能够相对于旋转驱动器进行进给移动，同时旋转驱动器经由驱动轴向钻头和螺钉施加扭矩。

3、已知的旋拧设备具有轴-毂连接件磨损严重的缺点。具体地，在例如于加工自攻螺钉时的螺纹成形期间出现的高扭矩负载的情况下，在轴-毂连接件处产生高表面压力，由此轴相对于毂的轴向移位会造成轴和毂之间的高摩擦力。由高摩擦力在轴-毂连接件处产生高磨损。此外，由于高摩擦力，需要强大的进给驱动器，以在可靠的过程中实现轴相对于毂的轴向移位，这导致进给驱动器的更高成本。

4、已知的旋拧设备的另一个缺点是难以控制由进给驱动器产生的进给力。如果轴-毂连接件例如在螺纹成形期间负荷有高扭矩，则需要高进给力来克服轴与毂之间的静摩擦力并引起轴与毂之间的轴向相对移动。一旦克服了这种静摩擦力，轴向相对移动所需的进给力就能够显著下降。由于旋拧过程中所需的进给力变化较大，因此难以控制进给力。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种旋拧设备，该旋拧设备被设计成不易磨损并且能够实现更简单的控制。

2、该目的通过一种旋拧设备来满足，该旋拧设备具有根据权利要求1所述的特征，并且特别地，该旋拧设备设置有补偿联接件，当扭矩负载超过第一扭矩负载范围时，该补偿联接件允许轴和毂相对于旋转驱动器的共同地轴向移动。

3、本发明基于这样的想法：当施加高扭矩时，避免轴和毂的实际必需的相对移动，以使轴和毂空闲。为此，提供了补偿联接件，该补偿联接件允许独立于轴-毂单元的轴向补偿，使得轴和毂能够共同覆盖轴向距离，该轴向距离在没有补偿联接件的情况下将对应于轴和毂之间的相对移动。

4、旋拧设备用于设置螺钉，即将螺钉紧固到工件。当旋拧过程需要高的最大扭矩时，旋拧设备的优点特别明显。在螺纹成形期间，即当相应的螺钉将螺纹切削到工件中时，螺纹成形的螺钉通常需要这种高的最大扭矩。通常需要高的最大扭矩的另一应用是在螺纹上设置有涂层的螺钉，例如用于密封或紧固螺钉的应用。通常，对于这些具有高的最大扭矩的应用，需要大于4nm、即4牛顿米的最大扭矩。

5、旋拧设备具有用于以旋转的方式驱动螺钉的旋转驱动器。为此，旋转驱动器对驱动扭矩传递单元进行驱动，该驱动扭矩传递单元从旋转驱动器延伸直至钻头并且具有多个驱动轴。旋转驱动器能够被配置为电动马达。

6、旋拧设备还具有进给驱动器，该进给驱动器在旋拧过程期间产生轴向进给。例如，进给驱动器能够是气动的或电动的。

7、旋拧设备包括上述轴-毂单元。轴-毂单元是驱动扭矩传递单元的一部分，该部分用于将扭矩从旋转驱动器传递到钻头。轴-毂单元包括驱动轴和相应的毂。驱动轴以形状配合的方式接合到毂中，以将扭矩从驱动轴传递到毂或从毂传递到驱动轴。为此，驱动轴具有非圆形的外周，并且毂具有轴向开口，该轴向开口具有非圆形的内周，特别是具有相应的非圆形的内周。

8、驱动轴和毂、即轴-毂单元在第一扭矩负载范围内可相对于彼此轴向地移位，以允许螺钉相对于旋转驱动器进行轴向进给移动。换句话说，轴-毂单元能够在低于阈值(例如4nm)的扭矩负载下实现驱动轴和毂之间的轴向相对移动，使得驱动扭矩传递单元的靠近螺钉的部段能够进行进给移动，而驱动扭矩传递单元的靠近旋转驱动器的部段不进行这种进给移动，而是沿轴向方向被布置在固定位置中。该第一扭矩负载范围应当被选择成使得在该范围内轴-毂单元处至多发生很少磨损。

9、在第一扭矩载荷范围以上，轴和毂之间的摩擦会导致磨损增加，或者只能在高作用力下给出相对于彼此的轴向可移位性。补偿联接件在该区域中起作用，使得轴和毂之间不需要轴向相对移动。

10、本发明的有利实施例能够从从属权利要求、说明书、和附图中看出。

11、根据一个实施例，补偿联接件被构造为将旋转驱动器的扭矩传递到轴-毂单元。换句话说，补偿联接件能够形成驱动扭矩传递单元的部段，该部段将旋转驱动器连接到钻头。因此，旋拧设备能够特别紧凑。

12、根据补偿联接件的特别简单的设计，补偿联接件包括引导元件和补偿元件，该补偿元件以能够轴向移动的方式支撑在引导元件处，特别地支撑在引导元件中。引导元件和补偿元件优选地由非弹性材料制成，非弹性材料例如是钢合金。引导元件能够直接或间接地连接到旋转驱动器的马达轴。在这种情况下，补偿元件能够直接或间接地连接到驱动轴。替代地，引导元件能够直接或间接地连接到驱动轴，并且补偿元件能够直接或间接地连接到马达轴。

13、根据一个实施例，在补偿元件处设置至少一个滚动体。滚动体能够具有外周表面，该外周表面围绕滚动轴线定中心地延伸并且用作滚动下降表面。至少一个滚动体能够被配置为在引导元件和补偿元件之间的轴向相对移动期间在引导元件处滚动下降。由此减小了引导元件和补偿元件之间的摩擦。优选地，引导元件和补偿元件之间的摩擦基本上限于滚动摩擦。

14、作为将至少一个滚动体布置在补偿元件处的替代方案，至少一个滚动体能够布置在引导元件处。至少一个滚动体还能够具有外周表面，该外周表面围绕滚动轴线定中心地延伸并用作滚动下降表面。在引导元件和补偿元件之间的相对移动期间，布置在引导元件处的滚动体能够在补偿元件处滚动下降。

15、根据一个实施例，至少一个滚动体被配置为将旋转驱动器的扭矩传递到轴-毂单元。因此，至少一个滚动体能够具有双重功能：一方面，至少一个滚动体实现了引导元件和补偿元件之间低摩擦的相对移动。另一方面，至少一个滚动体用于将由旋转驱动器提供的扭矩从引导元件传递到补偿元件或从补偿元件传递到引导元件。

16、根据一个实施例，至少一个滚动体具有沿径向方向延伸的旋转轴线。至少一个滚动体能够从补偿元件的其余部分沿径向方向突出。在这方面，至少一个滚动体能够突出到引导元件中的沿轴向方向延伸的凹槽中。由此能够以特别简单的方式在引导元件和补偿元件之间进行扭矩传递。

17、至少一个滚动体优选地具有外周表面，该外周表面在负载下接触沿轴向方向延伸的滚动下降表面。滚动下降表面能够具有轴向长度，该轴向长度大致对应于待插入的螺钉的凹槽路径。这样的凹槽路径例如可以是15mm长。滚动下降表面能够被构造为凹槽的沿轴向方向延伸的侧表面。滚动下降表面、特别是凹槽能够形成在引导元件处。

18、根据一个实施例，能够提供具有前述或以下特征中的一个或多个特征的多个滚动体，例如三个滚动体。

19、补偿联接件优选地包括弹簧元件。弹簧元件能够作用在补偿元件与引导元件之间，以向补偿元件施加轴向回复力，当轴-毂连接件上的扭矩负载下降到阈值以下时，该轴向回复力将补偿元件返回到初始位置。当扭矩负载超过第一扭矩负载范围，即在第二扭矩负载范围内时，弹簧元件能够通过补偿元件和引导元件之间的相对移动而张紧。弹簧元件优选地被配置为螺旋弹簧，特别是螺旋压缩弹簧。弹簧元件优选地围绕补偿元件沿轴向方向和/或周向方向延伸。

20、根据一个实施例，补偿联接件包括阻尼元件以抑制补偿元件与引导元件之间的轴向相对移动。

21、阻尼元件能够被构造为抑制补偿元件的由弹簧元件的回复力引起的返回移动。由此能够确保补偿元件在引导元件的端面处的邻接移动不会引起任何干扰噪声。

22、已经发现，如果补偿联接件被构造为允许轴和毂在100n至400n之间的释放力下相对于旋转驱动器共同地轴向移动，则轴-毂连接件具有特别长的使用寿命。具体地，补偿联接件能够被构造为允许轴和毂在150n至250n之间的释放力下相对于旋转驱动器共同地轴向移动。换句话说，当150n至250n之间的最小力作用在联接件上时，补偿联接件能够开始起作用。

23、根据一个实施例，补偿元件固定地连接到轴-毂单元的驱动轴。在本文中，“固定地连接”意指以不能够轴向地和旋转地移动的方式彼此固定。引导元件能够固定地连接到旋转驱动器的马达轴。

24、补偿元件优选地通过夹紧连接件连接到轴-毂单元的驱动轴。替代地，补偿元件能够通过形状配合连接件、例如通过销连接到轴-毂单元的驱动轴。补偿联接件的引导元件能够通过夹紧连接件连接到旋转驱动器的马达轴。替代性地，引导元件能够通过形状配合连接件、例如通过销连接到旋转驱动器的马达轴。

25、根据一个实施例，轴-毂单元的驱动轴能够被构造为花键轴，特别是多花键轴。

26、本发明还涉及根据上面或下面提到的特征中的至少一个特征的旋拧设备的用途，该旋拧设备用于旋拧螺纹成形的螺钉和/或具有大于4nm的最大拧入扭矩的螺钉。