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Kraftgetriebenes Werkzeug zum Festziehen und Sichern einer Mutter auf einem Schraubenbolzen
Die Erfindung betrifft ein kraftgetriebenes Werkzeug zum Festziehen und Sichern einer Mutter auf einem Schraubenbolzen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem motorisch angetriebenen
Schraubenschlüssel und einem Kraftantrieb für einen Schlagteil, der im Gehäuse gleitend gelagert ist und axiale Schläge gegen den Schraubenschlüssel richtet.
Es gibt derzeit zahlreiche Formen von Sicherungsmuttern, die zum Aufschrauben auf den Gewindeschaft einer Mutter und Schraubenbolzen umfassenden Konstruktion geeignet sind. Der Ausdruck "Konstruktion mit Mutter und Schraubenbolzen"soll verschiedene Fälle umfassen, wo zwei oder mehr Teile mittels eines Schraubenbolzens oder eines ähnlichen Elementes mit einem Aussengewinde, auf dem eine Mutter sitzt, zusammengeschraubt werden. In den meisten Fällen wird der
Schraubenbolzen konventionelle Form mit einem Kopf am Ende besitzen, doch kommen auch Fälle vor, wo der Gewindeschaft die Form einer Stiftschraube aufweist, die auf irgendeine Weise in einem der Teile befestigt ist ; der hier verwendete Ausdruck "Schraubenbolzen" soll daher auch solche Fälle umfassen.
Zahlreiche verschiedene Formen von bisher angewendeten Sicherungsmuttern beruhen auf der Ausübung einer erhöhten Klemmkraft auf das Gewinde des Bolzens ; dabei gibt es zahlreiche Beispiele von Muttern, bei welchen das durch die eine oder andere Form von Verbiegung des Gewindes der Mutter erreicht wird, so dass sie an bestimmten Stellen des Gewindeschaftes des Bolzens eine erhöhte Klemmkraft ausüben, um jeder Tendenz einer Lockerung der Mutter im Gebrauch zu widerstehen, wenn die Konstruktion mit Mutter und Schraubenbolzen eventuell Vibrationen und andern Kräften ausgesetzt wird, die im Sinne einer Lockerung der Mutter wirken.
Jedoch sogar bei Benutzung einer Sicherungsmutter ist die Konstruktion mit Mutter und Schraubenbolzen wirkungslos, wenn zu Beginn die Mutter nicht so stark festgezogen wird, dass im Bolzenschaft eine Zugspannung entsteht ; in der Praxis zeigte es sich, dass man für maximale Wirksamkeit die Mutter anziehen muss, bis eine bestimmte Minimalzugspannung im Bolzenschaft erreicht und vorzugsweise überschritten wird. Erreicht man diese Minimalzugspannung beim Anziehen nicht, so kann schon die geringste Lockerung der Mutter bedeuten, dass der Bolzenschaft vollkommen spannungslos wird, und obwohl die Sicherungsmutter vollständig geeignet sein kann, gänzliches Abfallen der Mutter vom Bolzen zu verhindern, versagt die Konstruktion wegen fehlender Spannung.
Solche Sicherungsmuttern, wie eben beschrieben, die durch Aufbringen von erhöhtem Reibungsschluss wirken, benötigen im Gebrauch ein grösseres Drehmoment durch den Monteur als eine gewöhnliche Mutter, weil der Monteur beim Festziehen der Mutter den durch das Sicherungselement erhöhten Widerstand überwinden muss. Dieses erforderliche Zusatzdrehmoment kann den Monteur oft zu dem Irrtum verführen, dass das gewünschte Drehmoment zur Erzielung von Zugspannung im Bolzenschaft schon erreicht ist und so können Schraubkonstruktionen mit solchen Sicherungsmuttern montiert werden, die weniger stark angezogen sind als zur Erreichung maximaler Wirksamkeit der Schraubverbindung ausreichend ist. Solche Sicherungsmuttern sind ausserdem meist teurer als gewöhnliche Muttern.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines neuen Werkzeuges für das Festziehen einer Mutter auf einem Schraubenbolzen sowie zum Sichern der Mutter am Bolzen. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschlüssel sich im Stimteil des Gehäuses befindet und ein Deformationswerkzeug mit einer Anzahl axial abstehender Vorsprünge aufweist, die in
Abständen um eine axiale Bohrung des Deformationswerkzeuges angeordnet sind.
Das Deformierungswerkzeug kann gegen die Stirnseite der Mutter in axialer Richtung des
Bolzenschaftes einen Schlag führen, um die Stirnfläche der Mutter an einer oder mehreren Stellen am
Umfang des Gewindeloches entlang zu deformieren.
Bekannt ist ein Werkzeug zum Festziehen und Sichern einer Mutter, bei welchem jedoch im
Gegensatz zu der Erfindung die Mutter von aussen her eingezogen wird und dadurch in das Gewinde des
Bolzens gepresst wird. Die erfindungsgemässen Merkmale ergeben einen wesentlichen Fortschritt gegenüber den bisherigen Vorrichtungen, denn auf die vorliegende Art ist die Schraubensicherung wesentlich leichter herstellbar und bedarf weniger Kraftaufwandes. Die neue Vorrichtung ist leicht in herkömmliche Schraubwerkzeuge mit einer Nuss einzubauen und daher auch in dieser Hinsicht sehr vorteilhaft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schraubenschlüssel am Ende einer angetriebenen Spindel gleitend gelagert ist, die sich axial durch das Gehäuse erstreckt, und dass der
Schlagteil eine Hülse aufweist, die auf der Spindel gleitet und mit einem Kolben verbunden ist, der in einem pneumatischen Zylinder im Gehäuse vorgesehen ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Schraubenschlüssel vorhanden, der als Hülse mit axialer Öffnung ausgebildet ist, die sich vom vorderen Ende nach innen erstreckt, und die Mündung der Öffnung steckschlüsselartig zur Aufnahme der Mutter geformt ist, und dass das Deformationswerkzeug in dieser Öffnung hinter der steckschlüsselartigen Mündung angeordnet ist.
In den die Erfindung veranschaulichenden Zeichnungen bedeuten : Fig. l einen teilweise im Schnitt dargestellten Kreuzriss einer Ausführungsform des Werkzeuges für die Durchführung der Erfindung ; Fig. 2 einen Querschnitt des Endes des Werkzeuges in vergrössertem Massstab ; Fig. 3 eine Ansicht des Endes, in Fig. 2 von rechts gesehen ; Fig. 4 eine Ansicht des Endes des Werkzeuges wie in Fig. l, wobei eine Mutter vor dem Aufbringen auf einen Schraubenbolzen in das Werkzeug eingelegt ist ; Fig. 5 eine Darstellung des Stadiums, das beim Festziehen der Mutter vor dem Aufbringen des Schlages erreicht wird ; Fig. 6 eine Darstellung der auf Fig. 5 folgenden Phase, nachdem der Schlag erfolgt ist ; Fig. 7 einen Grundriss der Mutter nach der Durchführung des Sicherungsvorganges und Fig. 8 einen Schnitt durch die Mutter von Fig. 7.
Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug besteht aus einem dreiteiligen Gehäuse mit einem Handgriff - -10--, einem Mittelstück --11-- und einem Nasenteil-12--. Im Handgriff --10-- ist ein Luftmotor von allgemein bekannter Form untergebracht (nicht eingezeichnet), der eine Antriebswelle - besitzt, die mit einer Spindel --14-- in Eingriff steht und sie antreibt. Die Spindel --14-- erstreckt sich axial durch das Mittelstück-11-und den Stirnteil --12-- der Pistole und weist an ihrem äussersten Ende einen Vierkant --15-- auf, der in einen Axialkanal einer Lagerhülse --16-- gleitend eingreift.
Der Querschnitt des Axialkanals des Lagers --16-- entspricht dem Querschnitt des Vierkants der Spindel-14-. Die Hülse-16-ist in der Bohrung des Nasenteiles-12-drehbar gelagert und kann darin auch eine axiale Gleitbewegung ausführen.
Die Lagerhülse --16-- besitzt an ihrem vorderen Ende eine axiale Verlängerung-17-von reduziertem Querschnitt, die drehbar und gleitbar durch eine Öffnung in der Endwand des Stirnteiles des Werkzeuges tritt ; am Aussenende dieses Teiles --17-- ist ein Schraubenschlüssel-18- montiert, der im wesentlichen in Form einer am Teil --17-- mittels eines Federringes-19lösbar befestigten Nuss ausgebildet ist.
Das vordere, freie Ende des Schlüssels-18-weist eine steckschlüsselartige hoffnung-20- auf, die sechseckig oder wie in den Zeichnungen, zwölfeckig, sein kann. Innerhalb des Schlüssels --18-- befindet sich an der Hinterseite der Schlüsselöffnung-20-eine Aussparung, in der das durch eine Haltefeder --22-- an Ort und Stelle festgehaltene Deformierungswerkzeug-21-montiert ist.
Der Aufbau des Deformierungswerkzeuges-21-ist in andern Figuren der Zeichnungen genauer dargestellt und wird weiter unten mit Bezugnahme auf diese Figuren genauer besprochen.
Das Mittelstück--11--des Werkzeuges hat zylindrische Form und sieht einen Zylinder --23-- vor, in welchem sich ein Kolben--24--befindet und hin- und hergleiten kann. Der Kolben - -24-- geht einstückig in eine Hülse --25-- über, die gleitbar auf der Welle --14-- sitzt und
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besitzt einen geeigneten Dichtring --26--, der an der Innenwand des Zylinders --23-- anliegt.
Im Mittelstück --11-- ist ein Block --27-- fix montiert, der von einer Axialöffnung - durchsetzt wird, deren Durchmesser grösser als der Duchmesser der Hülse --25-- ist, welche deshalb ungehindert durch den Block --27-- treten kann. An seiner Stirnseite weist der Block - eine erhabene, ringförmige Dichtleiste --29-- auf, gegen die sich eine am rückwärtigen Ende des Kolbens --24-- angebrachte elastische Dichtscheibe --30-- legt, wenn sich der Kolben in der in Fig. l dargestellten zurückgezogenen Stellung rechts im Zylinder --23-- befindet.
Geeignete Dichtringe --31-- sind im Handgriff --10-- und im Stirnteil --12-- des Werkstückes vorgesehen und umgeben die Hülse-25-, um den Raum innerhalb des Zylinders --23-- und auch die Luftkammer --32-- an der Hinterseite des Kolbens --24-- luftdicht zu machen.
Von einer geeigneten Druckluftquelle, die mittels eines biegsamen Schlauches an die Öffnung - angeschlossen wird, kann Druckluft in die Luftkammer --32-- einströmen. Durch die Öffnung --34--, an die ebenfalls ein biegsamer Druckluftschlauch anzuschliessen ist, kann auch in den Zylinder --23-- Druckluft einströmen. Mittels geeigneter Ventilmechanismen bekannter Form (nicht eingezeichnet) können die Öffnungen --33 und 34-auch als Auslassöffnungen wirken, durch die zu gegebenen Zeitpunkten die Luft aus der Kammer --32-- und dem Zylinder --23-- wieder austreten kann.
Auch der Luftmotor im Handgriff --10-- hat einen geeigneten Drucklufteinlass und -auslass (nicht eingezeichnet).
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Rohr angeschlossen werden kann.
Die folgende kurze Beschreibung der Arbeitsweise des Werkzeuges nimmt auf Fig. l Bezug. Weiter unten folgt eine genauere Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 8, mit deren Hilfe die verschiedenen Phasen des Festziehens einer Mutter auf einem Schraubenbolzen und das Sichern der Mutter genauer dargestellt ist.
Um den Schraubenschlüssel --18-- zwecks Aufschrauben der Mutter auf den Bolzen und Festziehen der Mutter in Drehung zu versetzen, dreht die Abtriebswelle --13-- des Luftmotors die
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liegende Mutter das gewünschte Drehmoment aufzubringen. Wurde ein festgesetztes Drehmoment aufgebracht, das im allgemeinen in Form einer im Werkzeug befindlichen, bekannten Form einer Rutschkupplung bestimmt wird, so lässt man mittels einer Druckluftsteuerung Druckluft in die Kammer --32-- einströmen ;
diese wirkt auf die Fläche der Dichtscheibe--30--, bis sich ein genügend
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Arbeitsfläche des Kolben --24-- einwirkt und den Kolben von rechts nach links (in Fig. l) rasch beschleunigt, wodurch sich auch die Hülse-25-vorwärts bewegt und ihr als Schlagteil wirkendes Vorderende --37-- gegen die Rückseite --38-- der Lagerhülse --16-- prallt und daher über die Lagerhülse --16-- und den Schlüssel --18-- dem Deformierungswerkzeug --21-- einen Axialstoss erteilt, um die in der Schlüsselöffnung --20-- liegende Mutter in der weiter unten beschriebenen, gewünschten Weise zu deformieren.
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befindet.
Während des Rücklaufens des Kolbens wirkt die Öffnung --33-- als Auslassöffnung für die in der Kammer --32-- befindliche Luft.
In Fig. 2 ist der Stirnteil des Werkzeugkörpers mit-12--, der Schraubenschlüssel mit-18-, die steckschlüsselartige Öffnung mit --20-- und das Deformierungswerkzeug mit-21-
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Verbindung. Das Vorderende des Teiles --17-- liegt an einer inneren Ringschulter --43-- im Schlüssel --18-- an, wodurch der Axialstoss des Schlagteiles --37-- dem Deformierungswerkzeug --21-- mitegteilt wird.
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Die Fig. 4, 5 und 6 stellen die Phasen beim Aufbringen einer Mutter --44-- auf das Gewindeende --45-- eines Schraubenbolzens --46-- dar, der zusammen mit der Mutter--44-die zwei Teile-47 und 48-zusammenspannen soll. Am Schraubenbolzen steckt noch eine Unterlegscheibe-49-, die dann unter der Mutter zu liegen kommt. Fig. 4 zeigt die Mutter-44in der Schlüsselöffnung-20-des Schlüssels-18-vor dem Aufbringen auf die Schraube steckend.
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aufgebrachte Drehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht hat, bei dem eine im Werkzeug eingebaute Rutschkupplung bekannter Form anspricht und daher die Drehung des Schlüssels --18-aufhört, so dass man merkt, dass ein Drehmoment bestimmter Grösse und damit die vorbestimmte minimale Zugspannung im Schaft des Schraubenbolzens erreicht (oder überschritten) ist.
In dieser Phase betätigt man die Werkzeugsteuerung weiter, um den Schlagteil --37-- (Fig. l) in Tätigkeit zu setzen und der Ringschulter--43--des Schlüssels--18--einen Schlag zu erteilen, der sich dem Deformierungswerkzeug --21-- mitteilt, so dass sich letzteres relativ zur Mutter-44nach vorne bewegt und die drei Erhebungen --40-- in der Stirnfläche der Mutter Einkerbungen erzeugen (s. Fig. 6), die unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 weiter unten näher besprochen werden.
Da sich durch den Schlag der Schlüssel--18--und das Deformierungswerkzeug--21-relativ zur Mutter --44-- bewegen (in Fig. 6 von links nach rechts), schlägt die Stirnfläche-50- des Schlüssels --18-- gegen die Scheibe-49-, wodurch Einkerbungen an der Aussenfläche des Teiles --47-- vermieden werden.
Um diese Axialbewegung des Schlüssels--18--zu bewerkstelligen, ist die Axialtiefe der Schlüsselöffnung-20-so gewählt, dass bei eingelegter Mutter (s. Fig. 4 und 5) die eine Stirnseite der Mutter etwas über die Stirnfläche --50-- des Schlüssels --18-- hinausragt.
Nun wird auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen. Der Schlag der drei Erhebungen --40-- des Deformierungswerkzeuges erzeugt in der Stirnfläche der Mutter--44--drei entsprechende Einkerbungen--51-. Wie in Fig. 8 zu erkennen, deformieren diese Einkerbungen das Gewinde örtlich an Stellen unmittelbar angrenzend an diese eine Stirnfläche der Mutter, um diese Gewindeabschnitte radial nach innen zu treiben und einen festen Reibungsschluss u bewirken, wodurch die gewünschte Sicherungswirkung erzielt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftgetriebenes Werkzeug zum Festziehen und Sichern einer Mutter auf einem Schraubenbolzen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem motorisch angetriebenen Schraubenschlüssel und einem Kraftantrieb für einen Schlagteil, der im Gehäuse gleitend gelagert ist und axiale Schläge
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(18) sich im Stirnteil (12) des Gehäuses befindet und ein Deformationswerkzeug (21) mit einer Anzahl axial abstehender Vorsprünge (40) aufweist, die in Abständen um eine axiale Bohrung (41) des Deformationswerkzeuges (21) angeordnet sind.
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