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Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Werkzeugen, mit denen unter Drehmomentbelastung abscherbare Bolzen und Muttern gegeneinander festgezogen werden.
Im Bauwesen und bei der Herstellung von Maschinen, Rahmen u. dgl. war es übliche Praxis, ein drehendes, mit Druckluft betätigtes Werkzeug und einen Knebel zu verwenden, um Schraubenbolzen und Muttern gegeneinander festzuziehen, mit denen Binder und Traversen von Stahlrahmen oder Gebäudekonstruktionen zusammengehalten werden. Dabei wurde mit dem Knebel der Kopf eines Bolzens gehalten, während mit dem druckluftbetriebenen Werkzeug die Muttern festgezogen wurden. Es bereitete nun aber erhebliche Schwierigkeiten, das Druckluftwerkzeug so einzustellen, dass die erforderlichen Anzugsmomente
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und Kompressoren von einer Aufstellposition zu einer andern transportieren musste, um das Druckluft- werkzeug zu betätigen. Schliesslich waren zwei Bedienungspersonen erforderlich, um einen Bolzen mit
Mutter zu installieren.
Ein weiterer Nachteil war die kurze Lebensdauer des Druckluftwerkzeuges wegen der dauernden Schlagbelastung und der extrem hohe Geräuschpegel bei seiner Benutzung.
Um diese Probleme zu lösen, wurde ein für Bauzwecke geeigneter Schraubenbolzen mit einem mit
Keilnuten versehenen, unter Drehmomentbelastung abscherbaren Ende auf dem Gewindeabschnitt entwickelt sowie ein koaxial arbeitendes Befestigungswerkzeug, mit dem das genutete Ende des Bolzens und die
Mutter, die auf diesen aufgeschraubt wird, erfasst werden können, um koaxial Bolzen und Mutter gegeneinander festzudrehen. Das genutete Ende des Bolzens ist mit einer auf ein bestimmtes Drehmoment abgestimmten umlaufenden Rille versehen, wo der Bolzen abschert, wenn das gewünschte Drehmoment erreicht wird. Das koaxial arbeitende Befestigungswerkzeug ist so ausgelegt, dass Mutter und Schraubenbolzen gegeneinander gezogen werden, und wenn der Bolzen abschert, enden die Festspann- oder Drehkräfte.
Deshalb ist keine Eichung des Werkzeuges erforderlich, da bei dem Bolzen die gewünschte Abscherdrehmomentbelastung durch die Umfangsrille des genuteten Endes festgelegt ist. Ferner kann eine einzige Bedienungsperson das Werkzeug anwenden, da der Antrieb koaxial erfolgt und nur an einer Seite der Baugruppe aus Mutter und Bolzen angreift. Darüber hinaus wird das Befestigungswerkzeug elektrisch angetrieben und deshalb sind keine Kompressoren oder Druckluftschläuche erforderlich. Mit einem einzigen Blick kann man feststellen, ob alle Bolzen in der Konstruktion mit der richtigen Vorspannung angezogen worden sind, da entweder das genutete Bolzenende abgeschert worden ist, was anzeigt, dass Bolzen und Mutter mit dem korrekten Drehmoment angezogen wurden, oder das genutete Bolzenende befindet sich noch am Bolzen, was bedeutet, dass an dieser Stelle noch festgezogen werden muss.
Da darüber hinaus das Befestigungswerkzeug von einem Elektromotor angetrieben wird, entstehen keine Vibrationen oder hohe Schlaggeräusche, die zu einer geringeren Arbeitsleistung oder Ermüdung und dementsprechend geringerer Anzahl der festgezogenen Bolzen pro Tag führen würden.
Eines der kritischsten Probleme für die Konstrukteure von koaxialen Festziehwerkzeugen der in Rede stehenden Abscherbolzen besteht darin, das Werkzeug so zu konstruieren, dass es in einen Raum hineinpasst, wo die Achse des koaxialen Antriebes mit der Achse des Abscherbolzens samt Mutter ausgefluchtet werden kann. Viele der im Bauwesen üblichen Profile, wie Doppel-T-Träger oder U-Träger, weisen Kanäle mit Abmessungen auf, die zur Aufnahme der Länge des Werkzeuges quer über die Breite des Kanals ungeeignet sind, um das Werkzeug axial mit der Mutter- und Bolzenbaugruppe ausfluchten zu können. Es besteht also ein dringender Bedarf dafür, eine Möglichkeit zu schaffen, ein Befestigungswerkzeug in der Handhabung an die Breite der engen Bauträgerkanäle anpassbar zu machen, wenn ein Abscherbolzen festgezogen werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gegenläufig drehendes, koaxiales Festziehwerkzeug zu schaffen, das alle Vorteile der bisher bekannten Festziehwerkzeuge aufweist, jedoch keinen der vorerwähnten Nachteile. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde von der Überlegung ausgegangen, dass eine Möglichkeit zu schaffen ist, den koaxialen gegenläufigen Antrieb gegenüber dem Werkzeug, das an eine Bolzen- und Mutterbaugruppe zwecks drehmomentbegrenzten Festziehens angesetzt werden soll, derart verschwenkbar zu gestalten, dass der Zugang zu Bolzen und Muttern in engen Räumen und Kanälen von Bauträgern u. dgl. ermöglicht wird und das Anziehen mit dem korrekten Drehmoment erfolgen kann.
Grundsätzlich wurde daher die Lösung in der Schaffung eines Universalgelenkes zwischen Antrieb und Festziehorganen gesehen, bei dem die Drehung um eine Achse in eine Drehung um eine andere Achse umgesetzt wird.
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An sich sind im Maschinenbau Universalgelenke für eine winkelige Ablenkung von Drehachsen bekannt. So ist in der DE-OS 2057851 ein für einen Antennenantrieb vorgesehenes und im wesentlichen aus einem Kugel-Hülsen-Satz bestehendes Universalgelenk beschrieben, dessen einer Teil bei Drehung den andern mitnimmt, wozu der Kugelteil eine Mehrzahl von Facetten aufweist, die rund um die Drehachse angeordnet sind und sich im Eingriff mit zugeordneten Facetten im Hülsenteil befinden. Die Einleitung einer Drehbewegung am einen Ende der Anordnung, z. B. über den Kugelteil, ergibt zwangsläufig die winkelversetzte Fortleitung der Drehbewegung im selben Drehsinn über die von der Kugel mitgenommene
Hülse in die abtreibende Welle.
Der Einbau eines solchen bekannten Universalgelenkes in ein Festziehwerkzeug für bis zum
Abscheren des Bolzenendes festzuziehende Mutter-Bolzen-Verbindungen würde allenfalls einen winkelver- setzten Drehantrieb z. B. der im Zentrum durchgehenden Antriebsverbindung zwischen der inneren
Antriebswelle des Antriebsaggregates und der inneren Mitnahmehülse für den Bolzen erlauben, jedoch ist es nicht möglich, auf diese Weise gleichzeitig den Antrieb der äusseren Mitnahmehülse für die Mutter winkelversetzbar zu machen.
Gemäss der Erfindung wird daher ein Universalgelenk für den vorliegenden Zweck derart ausge- staltet, dass der Hülsenteil eines ersten Kugel-Hülsen-Satzes eine zentrale Öffnung besitzt, in der ein zweiter Kugel-Hülsen-Satz angeordnet ist, bei dem ebenfalls bei Drehung des einen Teiles der andere mitgenommen wird, wozu der Kugelteil des zweiten Satzes ebenfalls eine Mehrzahl von Facetten aufweist, die rund um die Drehachse angeordnet sind und sich im Eingriff mit zugeordneten Facetten im Hülsenteil befinden, wobei die Teile des zweiten Satzes koaxial in den entsprechenden Teilen des ersten Satzes, bei
Relatiwerdrehbarkeit gegen diesen, angeordnet sind.
Damit ist ein koaxiales Doppel-Universalgelenk geschaffen, das, zwischen das koaxial gegenläufige
Antriebsaggregat und die Festziehelemente geschaltet, das Einbringen des Werkzeuges auch in enge
Zwischenräume erlaubt, ohne dass ein schräges Aufsetzen auf die Bolzenenden in Kauf genommen werden oder eine Beeinträchtigung des eingebrachten Drehmomentes befürchtet werden muss.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die mit Facetten versehenen Flächen der Kugelteile im wesentlichen sphärisch gekrümmt und die Facetten jedes Hülsenteiles sind gleichförmig und symmetrisch um die Drehachse des Hülsenteiles angeordnet. Dies ergibt eine ruckfreie, gleichmässige Kraftübertragung auch bei extremer Winkelauslenkung des Gelenkes. Die Gegenflächen der Facetten in den Hülsenteilen können sowohl ebene Flächen sein, was eine eventuell erwünschte relative Axialverschieblichkeit der zusammenwirkenden Elemente ergibt, oder auch in geeigneter Weise gekrümmt sein.
Es wäre möglich und auch kinematisch unbedenklich, die Hülsenteile der beiden Sätze auf der einen
Seite koaxial ineinander anzuordnen und die beiden Kugelteile in diese koaxial von der andern Seite her eingreifen zu lassen. Eine besonders platzsparende, lagerung-un herstellungsmässig günstige
Ausführung ergibt sich aber, wenn gemäss der Erfindung der Hülsenteil des zweiten Satzes drehbar im
Kugelteil des ersten Satzes und der Kugelteil des zweiten Satzes drehbar im Hülsenteil des ersten Satzes gelagert ist.
Des weiteren sind die Enden der inneren und äusseren Kugel-Hülsen-Sätze gemäss der Erfindung am einen Ende des Universalgelenkes mit entsprechenden koaxialen Gegen-Drehkupplungsteilen einer Befestigungspistole verbunden, so dass die äusseren Kugel- und Hülsenteile in einem Drehsinn, hingegen die inneren Kugel- und Hülsenteile im andern Drehsinn antreibbar sind. Hiedurch ist bei sicherer Drehmomentübertragung eine leichte Demontierbarkeit der Anordnung gewährleistet.
Schliesslich sind in baulich und lagerungsmässig günstiger Weise im Sinne der Erfindung die Enden der inneren und äusseren Kugel-Hülsen-Sätze am andern Ende des Universalgelenkes mit einer ersten und zweiten innen geriffelten Hülse verbunden, von denen die zweite geriffelte Hülse entlang ihrer Drehachse von einer zentralen Öffnung durchsetzt ist, in welcher die erste geriffelte Hülse angeordnet ist, wobei die erste und zweite geriffelte Hülse für den Angriff an einer Mutter bzw. an einem Bolzen bestimmt sind, um diese in entgegengesetztem Drehsinn zu drehen und damit die Mutter dem Bolzen entlang zu bewegen.
Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend illustrative Ausführungsformen und Anwendungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemässen koaxialen Doppelgelenkes in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 ist eine Explosionsdarstellung des Hülsenteiles des ersten Kugel-Hülsen-Satzes und des Kugelteiles des inneren, zweiten Kugel-Hülsen-Satzes dieser ersten
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Ausführungsform, Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Gelenk nach Fig. 1 im zusammengebauten Zustand mit angeschlossenen Antriebs- und Betätigungselementen ;
Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsdar- stellung des Kugel-Hülsen-Satzes in einer alternativen Ausführungsform samt dem Hülsenteil des zweiten inneren Kugel-Hülsen-Satzes, Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch ein abgeändertes Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung, unter Verwendung des ersten äusseren Kugelteiles in der Ausführung nach
Fig. 4, Fig. 6 ist eine Explosionsdarstellung einer Antriebsgetriebebaugruppe für die Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3, Fig. 7 zeigt die Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2,3 und 6, zusammengebaut zu einem gegenläufig drehenden koaxialen Befestigungswerkzeug, Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform nach Fig. 3, angekoppelt an ein Befestigungswerkzeug, und Fig.
9 zeigt im Schnitt zwei Paare erfindungsgemässer koaxialer Universalgelenke in Tandemanordnung.
In den Zeichnungen sind einander entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt den Kugelteil --13-- eines ersten, äusseren Kugel-Hülsen-Satzes mit einem im wesentlichen sphärischen äusseren Kugelabschnitt --15--, dessen Oberfläche eine Mehrzahl gekrümmter Facetten --17-- aufweist, die gleichförmig und symmetrisch in der Winkelanordnung um die Drehachse herum verteilt sind, die sich durch das Zentrum des Kugelabschnittes --15-- erstreckt. Die Achse ist zentral innerhalb einer zentralen Öffnung oder eines Durchganges --19-- durch den Kugelteil --13-- zu denken. Das andere Ende des Kugelteiles --13-- ist einstückig mit einem Zahnkranz --22-- verbunden.
Ein Hülsenteil --21-- eines zweiten, inneren Kugel-Hülsen-Satzes besitzt einen ersten zylindrischen Abschnitt --23-- in Verbindung mit einem zweiten zylindrischen Abschnitt --25--, der seinerseits einstückig verbunden ist mit einer mehrfach facettierten Antriebswelle --27--, die so ausgebildet ist, dass sie in eine Öffnung-18-- eines Zahnrades-20-- passt. Der zylindrische Abschnitt --23-- besitzt eine Aufnahmeöffnung --29--, die mit einer Mehrzahl von gleichförmig und symmetrisch in Winkelrichtung um eine Drehachse verteilten Facetten --31-- versehen ist, welche Achse zentral durch den zylindrischen Abschnitt --23--,
den zylindrischen Abschnitt --25-- und die Antriebswelle --27-- verläuft. Der Hülsenteil-21-passt in die Öffnung-19-des Kugelteiles-13-und kann darin frei koaxial umlaufen.
Der Kugelteil --33-- des zweiten, inneren Kugel-Hülsen-Satzes besitzt eine im wesentlichen sphärische Verbindungskugel --35-- an einem Ende mit einer Oberfläche, die eine Mehrzahl von gekrümmten Facetten --37-- aufweist, ausgefluchtet und gleichförmig und symmetrisch positioniert in Winkelrichtung um eine Drehachse, die zentral durch den Kugelteil --33, 35-- verläuft. Das andere Ende des Kugelteiles --33-- weist einen Zylinderabschnitt --39--, einstückig angeformt, auf, mit einer Schulter oder einem Kragen --41-- um den Umfang herum, der den Zylinderabschnitt --39-- von der Kugel --35-trennt. Der Zylinderabschnitt -39-- besitzt eine Aufnahme --43-- mit einer Innenfläche, die wieder eine Mehrzahl von Facettenflächen --45-- aufweist.
Ein Hülsenteil --47-- des ersten äusseren Kugel-Hülsen-Satzes weist einen Grundkörper auf mit einem Zylinderabschnitt --49-- sowie mit einer zentralen Öffnung-57-, die sich hindurcherstreckt. Ein Ende des Zylinderabschnittes --49-- (nicht sichtbar) ist so ausgebildet, dass es die zugehörige Verbindungs- kugel --15-- aufnimmt. Dieses Ende des äusseren Hülsenteiles-47-ist ausserdem für die Aufnahme
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angeordnet werden, nachdem diese in den Zylinderabschnitt --49-- eingeführt worden ist, um so den äusseren Kugelteil --13-- in Eingriff zu halten.
Das äussere Ende des Zylinderabschnittes --49-- besitzt axial vorstehende kreissektorförmige Segmente --51--, die mit Ausnehmungen in Form runder Segmente - abwechseln, welche in Umfangsrichtung um das Ende angeordnet sind. Nahe den axialflanschförmig abstehenden Segmenten --51-- und entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen --53-- befindet sich ein Gewindeabschnitt --55--, der auf dem Zylinderabschnitt --49-- eingearbeitet ist.
Die halbkreisförmigen äusseren Kugelklemmen-46, 50-- haben gekrümmte oder abgeschrägte Flächen - -48--, die mit den gekrümmten Facetten --17-- der äusseren Verbindungskugel --15-- in Eingriff gelangen. Die Kugelklemmen-46, 50-- weisen durchgehende Schraubenlöcher --56, 58-- auf, die jeweils Bolzen --54-- aufnehmen, welche ihrerseits in dem Ende des Zylinderabschnittes --49-- des äusseren Hülsenteiles-47-befestigt werden.
Ein inneres Antriebsglied --59-- weist einen Grundkörperzylinderabschnitt --61-- auf, der an einem Ende einstückig mit einer mehrfach facettierten Welle --63-- verbunden ist, die zum Eingriff in die Aufnahme --43-- des inneren Kugelteiles --33-- ausgebildet ist. Der Zylinderabschnitt --61-- besitzt eine Schulter --65-- nahe dem der mehrfach facettierten Welle --63-- abgekehrten Ende. Eine genutete oder
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mehrfach facettierte Öffnung --67-- erstreckt sich zentral durch den inneren Antriebsteil --59-- und ist so ausgebildet, dass sie das entsprechend genutete oder mehrfach facettierte Ende eines unter Drehmomentbelastung abscherbaren Bolzens formschlüssig aufnimmt.
Ein äusseres Antriebsglied --69n besitzt einen Grundkörperzylinderabschnit --71--, der an einem Ende einen Kragen oder eine Schulter --73-- mit abstehenden Segmenten --75-- und ausgenommenen Segmenten --77-- aufweist, die entsprechend komplementär zu den Ausnehmungssegmenten-53-- und abstehenden Segmenten --51-- des äusseren Hülsenteiles --47-- ausgebildet sind. Eine mehrfach facettierte oder genutete Öffnun g --79-- befindet sich zentral in dem äusseren Antriebsglied-69-zum formschlüssigen Angriff an den Ecken oder Facetten einer Mutter.
Eine zylindrische Überwurfmutter --81n besitzt eine Schulter --83-- an einem Ende und eine innere Gewindefläche --85-- am andern Ende und dient dazu, das äussere Antriebsglied-69-- im Eingriff mit dem äusseren Hülsenglied --47n zu halten.
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung in grösserem Massstab den inneren Kugelteil -- und den äusseren Sockelteil-47-.
Man erkennt hier am inneren Kugelteil --3-- eine Öffnung --36--, die sich zentral und in der Drehachse durch den inneren Kugelteil --33n hindurcherstreckt und sich hinten zur Aufnahme --43-- (hier nicht sichtbar) erweitert.
Am äusseren Hülsenteil --47-- sind die Gewindebohrungen --44-- zur Aufnahme der Bolzen-54erkennbar, um die halbrunden Kugelklemmen --46 bzw. 50-- befestigen zu können. Der äussere Hülsenteil - besitzt ferner zentral und symmetrisch positioniert bezüglich der Drehachse eine Öffnung --42-mit Facettenflächen-40-in Ausfluchtung mit der Drehachse und gleichförmig und symmetrisch in Umfangsrichtung positioniert.
In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 1 gezeigt, wobei Antriebsgetriebe
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distanzierte Kupplungsklauen-10-, die zur Ankupplung an die äussere umlaufende Welle eines konzentrischen koaxialen Befestigungswerkzeuges dienen. Eine Antriebswelle-11-erstreckt sich durch eine Mittelöffnung des Zahnrades --14-- bis in festen Eingriff mit einer Öffnung-12-- in einem Antriebszahnrad-16-für das äussere Kugelgelenk. Das Antriebszahnrad --14-- für das innere Kugelelement kämmt mit dem äusseren Kugelgelenkzahnrad --22--. in dem sich der zentrale Zylinderabschnitt --25-- des inneren Hülsenteiles --21-- frei drehbar befindet. Die Mittelöffnung --19-- im äusseren
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dass ein Universalgelenk gebildet ist.
Die äussere Verbindungskugel --15-- steht in Eingriff mit der Verbindungshülse --42-- des äusseren Hülsenteiles --47-- und wird in dieser gehalten durch die äusseren halbrunden Kugelklemen --46 und 50--, wobei die mehrfach facettierten Flächen der Verbindungshülse --42-- mit den mehrfach facettierten Flächen der äusseren Verbindungskugel-15-- im Eingriff stehen. Der Kragen oder die Schulter-41- des inneren Kugelteiles --33-- stehen in Kontakt mit einer Schulter innerhalb des äusseren Hülsenteiles - zum axialen Positionieren des inneren Kugelteiles --33-- in jenem.
Der innere Kugelteil-33- besitzt ferner die Antriebsaufnahme --43-- mit einer Mehrzahl von Facetten-45-, die mit den mehrfach facettierten Flächen des facettierten oder genuteten Wellenabschnittes --63-- des inneren Antriebsgliedes --59-- im Eingriff stehen. Der Kragen --65-- an dem letzteren steht in Kontakt mit einer Schulter --66-- (Fig. 3) des äusseren Antriebsgliedes --69--, um das innere Antriebsglied --59n am Herausgleiten aus dem äusseren Antriebsglied --69-- zu hindern.
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drehfester Verbindung mit den Kupplungsausnehmungen --53-- bzw. den Kupplungssegmenten-51-- des äusseren Hülsenteiles --47--.
Koinzident mit der Drehachse des äusseren Kugelteiles-13--, des inneren Hülsenteiles --21--, des inneren Kugelteiles-33-- und des inneren Antriebsgliedes --59 befindet sich ein flexibler Schaft
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- -87--, der über ein Gelenk --89-- an einen Bügel --91-- angekoppelt ist, der um einen Schwenkzapfen - mittels eines Betätigungsarmes --95-- schwenkbar ist.
In Fig. 4 ist in perspektivischer Explosionsdarstellung in grösserem Massstab ein alternativ verwendbarer äusserer Kugelteil --97-- dargestellt, innerhalb dessen zentral bezüglich seiner Drehachse ein innerer Hülsenteil --21-- angeordnet ist. Der äussere Kugelteil --97-- besitzt am einen Ende eine äussere Verbindungskugel --99-- mit einer Mehrzahl von Facetten --101-- auf ihrer Oberfläche, in
Aufluchtungsanordnung mit der Drehachse und gleichförmig symmetrisch in Umfangsrichtung um diese positioniert.
Das andere Ende des alternativen äusseren Kugelteiles --97-- besitzt einen angeformten
Kragen --103--, der vorstehende Kupplungssegmente --105-- aufweist, zwischen denen sich ausgenommene
Segmente --107-- befinden, so dass sich ein Axialflanschkupplungsmechanismus mit der äusseren Antriebs- kupplung eines koaxial gegenläufig umlaufenden Befestigungswerkzeuges ergibt. Der innere Hülsenteil - -21--, wieder mit einem Zylinderabschnitt --23--, einem mittleren Zylinderabschnitt --25-- und einer facettierten oder genuteten Welle --27--, besitzt eine Mittelöffnung --28--, die sich zur Aufnahme des Auswerfschaftes --87-- (Fig. 3) hindurcherstreckt.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt des äusseren Kugelteiles --97-- in Wirkverbindung mit den zugeordneten Komponenten. Der innere Hülsenteil --21-- befindet sich zentral innerhalb des äusseren
Kugelteiles --97--, unabhängig drehbar von jenem. Die Schulter --103-- des äusseren Kugelteiles --97-- steht in Kontakt mit einem Kragen-102-einer Kupplungsüberwurfmutter-100-, die auf das Ende eines Befestigungswerkzeuges aufschraubbar ist. Die Kupplungsvorsprünge--105--, die mit den
Kupplungsausnehmungensegmenten --107-- abwechseln, bilden eine Flanschkupplung zum Eingriff mit dem äusseren Antriebsmechanismus eines koaxialen gegenläufig umlaufenden Antriebes eines Befestigungswerk- zeuges.
Die facettierte oder mit Keilnuten versehene Antriebswelle --27-- des inneren Hülsenteiles --21-- steht im Eingriff mit dem inneren Antriebsmechanismus des koaxialen Antriebes des Befestigungswerk- zeuges.
Ein Auswerfglied mit einem langgestreckten Schaft --111-- ist zentral innerhalb des inneren Hülsenteiles --21-- längs dessen Drehachse angeordnet. Der Schaft --111-- besitzt einen zylindrischen
Abschnitt --113-- mit einem Kragen --115-- sowie einen Stabfortsatz --117--, der sich von jenem wegerstreckt. Der Kragen --115-- steht im Eingriff mit einer Schulter innerhalb des inneren Hülsenteiles - -21--, gegen die er von einer Feder --123-- gedrückt ist.
Ein im wesentlichen gleiches Auswerfglied befindet sich axial in der zentralen Öffnung des inneren Kugelteiles --33--. Ein gleicher Kragen --115-- steht unter dem Druck einer Feder --121-- in Kontakt mit einer Schulter innerhalb des inneren Antriebsgliedes --59--. Der Endfortsatz des Stabes --117-- erstreckt sich bis in die innere genutete oder facettierte Bolzenaufnahme --67-- des inneren Antriebsgliedes --59--, der gegen die Kraft einer Feder --119-- in der Öffnung des äusseren Antriebsgliedes --69-- einschiebbar ist. Die Aufnahme --43-- des Zylinderabschnittes --39-- des inneren Kugelteiles --33-- nimmt die mehrfach facettierten Flächen der facettierten oder genuteten Endwelle --63-- des inneren Antriebsgliedes - auf.
Das äussere Antriebsglied --69-- hält auch hier wieder das innere Antriebsglied --59-- drehbeweglich durch einen Kragen --65-- des inneren Antriebsgliedes --59-- axial in Kontakt mit der Schulter --66-des äusseren Antriebsgliedes --69--. Die genutete oder facettierte Mutteraufnahme-79-des äusseren Antriebsgliedes --69-- kommt in Eingriff mit den Ecken oder Oberflächen der Mutter, die auf den unter Drehmomentbelastung abscherbaren Bolzen aufgeschraubt ist, wobei das genutete Ende des Bolzens mit der inneren genuteten oder facettierten Bolzenaufnahmeöffnung --67-- des inneren Antriebsgliedes --59-in Eingriff steht.
In Fig. 6 ist das Antriebszahnrad --16-- für das äussere Kugelgelenk erkennbar, mit einer zentral angeordneten, mehrfach facettierten Antriebsöffnung --12-- darin. Am Antriebszahnrad --14-- für das innere Kugelgelenk sind die axialflanschartig vorstehenden Segmente --10-- und die mit diesen abwechselnden Segmentvertiefungen --9-- erkennbar, womit sich der Axialflanschmechanismus zur Ankupplung an den äusseren Antriebsmechanismus eines koaxial gegenläufig arbeitenden Befestigungswerkzeuges ergibt.
Die mehrfach facettierte Antriebswelle --11-- (hier massiv ausgeführt) steht im formschlüssigen Eingriff mit der Antriebsaufnahme --12-- des Antriebszahnrades --16-- für das äussere Kugelgelenk und schafft die Verbindung zu dem inneren Antriebsmechanismus des Befestigungswerkzeuges.
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In Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform nach den Fig. l, 2 und 3 und 6 erkennbar, verbunden mit einem Befestigungswerkzeug. Der äussere Kugelteil --13-- steht im Eingriff mit dem äusseren Hülsenteil --47--, festgehalten durch die halbrunden äusseren Kugelklemmen --46 und 50--.
Die Überwurfmutter --81-- hält das äussere Antriebsglied --69-- drehbar gekuppelt mit dem äusseren
Hülsenteil --47--. Die mit Keilnuten versehene oder mehrfach facettierte Öffnung --79-- im äusseren
Antriebsglied --69-- ist, wie schon erwähnt, zur Aufnahme einer Mutter ausgebildet, die auf einen unter
Drehmomentbelastung abscherbaren Bolzen aufgeschraubt ist.
Das Getriebegehäuse --125-- enthält den Zahnkranz --20-- für das innere Kugelgelenk und den Zahnkranz --22-- für das äussere Kugelgelenk. Diese beiden Zahnkränze kämmen mit den entsprechenden
Antriebszahnrädern --16 bzw. 14--, die ihrerseits in dem Antriebszahnradgehäuse --127-- eingeschlossen sind. Der flexible Auswerferschaft --87-- ist mittels des Gelenkes --89-- an den rahmenartig ausgebil- deten Lenker --91-- angeschlossen, der mit dem Befestigungswerkzeug-Adaptergehäuse über den
Gelenkzapfen --93-- verbunden ist, so dass der rahmenartige Lenker durch einen Hebelfortsatz oder Betätigungsarm --95-- verschwenkbar ist. Ein Griff --129-- dient zum Stabilisieren bzw. Halten der gesamten Baugruppe bei Benützung durch die Bedienungsperson.
Eine Klemme --131-- wird verwendet, um die Universalgelenkbaugruppe an das zugeordnete Befestigungswerkzeug anzubauen und festzu- klemmen.
In Fig. 8 ist perspektivisch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, unter Verwendung des alternativen äusseren Kugelgliedes --97-- gemäss Fig.4. Der Kugelteil --97-- steht in Eingriff in den äusseren Hülsenteil --47--, gesichert durch die halbrunden äusseren Kugelklemmen --46 und 50--. Die Überwurfmutter --81-- hält das drehbare äussere Antriebsglied --69-- axial im äusseren Hülsenteil --47--.
Ferner ist die mit Keilnuten versehene oder facettierte Mutteraufnahme --79-- im äusseren Antriebsglied --69-- zu erkennen, die für die Aufnahme und die Momentübertragung der Ecken und Facetten einer Mutter ausgebildet ist, die auf einen unter Momentbelastung abscherbaren Bolzen aufgeschraubt ist. Der alternativ ausgebildete äussere Kugelteil --97-- ist mit einem Befestigungswerkzeug durch die Kupplungs- mutter --100-- drehfest verbunden.
Fig. 9 zeigt eine Tandemverbindung des eben beschriebenen koaxialen Universalgelenkes. Der äussere Kugelteil --97-- mit der äusseren Verbindungskugel --99-- steht im Eingriff mit einem äusseren Kugelgelenkkupplungsglied --133--, das eine äussere Kugelkupplungsaufnahme --135-- aufweist. Der äussere Kugelgelenkkupplungsteil --133-- besitzt ferner eine Verbindungskugel --137--, die einstückig angeformt ist und ihrerseits in die äussere Verbindungshülse --42-- des äusseren Hülsenteiles --47-- eingreift.
Die Klemmen --46 und 50-- halten die äussere Verbindungskugel--99--innerhalb der äusseren Kupplungsaufnahme --135-- und in ähnlicher Weise die Kugel --137-- innerhalb der äusseren Verbindungs- hülse --42--. Ein innerer Kugelgelenkkupplungsteil --139-- steht im Eingriff mit dem inneren Hülsenteil - innerhalb der inneren Verbindungs- oder Gelenkhülse --29--. Der innere Kugelgelenkkupplungsteil - besitzt eine Verbindungskugel --141-- an einem Ende und eine innere Kugelkupplungshülse - 145-am ändern Ende und ist vollständig innerhalb des äusseren Kugelgelenkkupplungsteiles --133-drehbar aufgenommen.
Die innere Kupplungsverbindungskugel --141-- steht im Eingriff mit der inneren Kugelverbindungshülse --29-- des inneren Hülsenteiles --21--. Die innere Kugelkupplungshülse --145-besitzt eine innere Kugelkupplungsaufnahme --143--, die mit der inneren Verbindungs- oder Gelenkskugel --35-- in Eingriff steht. Diese Bauart ermöglicht es, mit dem Werkzeug in sehr engen Räumen zu arbeiten, bei denen dies bisher unmöglich war, und sich mit dem Werkzeug unter Ausfluchtung auf die Achse von Abscherbolzen und Mutter Zugang zu verschaffen.
Beim Umlauf des Zahnrades --20-- wird der innere Hülsenteil --21-- in Umlauf versetzt, was dazu führt, dass der innere Kugelteil --33-- mit umläuft und seinerseits das innere Antriebsglied --59-antreibt, das einen unter Momentbelastung abscherbaren Bolzen verdreht, wobei es ihn mit seiner inneren genuteten oder facettierten Bolzenaufnahme-67-erfasst. Wegen des Schwenkeingriffes der inneren Kugel --35-- in die innere Hülse --29-- kann die Drehachse des inneren Hülsenteiles --21-- gegenüber der Drehachse des inneren Kugelteiles --33-- und des angekoppelten Antriebsgliedes --59-verschwenkt werden.
Dabei bleiben die inneren Kugelgelenkteile und die angeschlossenen Antriebsglieder innerhalb der zentralen Öffnungen im äusseren Kugelteil --13-- und äusseren Hülsenteil --47-- frei drehbar.
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Wenn das Zahnrad --22-- den äusseren Kugelteil --13-- in der Gegenrichtung antreibt, wird über die facettierte Kugel --15-- auch der äussere Hülsenteil --47-- gedreht und treibt seinerseits das äussere Antriebsglied --69-- an, das die genutete oder facettierte Mutteraufnahme --79-- zum Erfassen der Mutter einer Drehmoment-Mutter-und-Bolzen-Baugruppe besitzt.
Der Zahnkranz --22-- wird nun in einer
Richtung verdreht, während der Zahnkranz --20-- im Gegensinn umläuft, so dass sich koaxial gegenläufige
Drehung von innerem und äusserem Antriebsglied --59 bzw. 69-- ergibt. Infolge Placierung der inneren Gelenkshülse --29-- innerhalb der zentralen Öffnung der äusseren Gelenkskugel --15-- schwenken innerer Kugel-Hülsen-Satz-15, 47-und äusserer Kugel-Hülsen-Satz-21, 31-um dasselbe Zentrum, so dass die
Verschwenkung der Drehachse des inneren und äusseren Antriebsgliedes --59 bzw. 69-- bezüglich der
Drehachse des äusseren Kugelteiles --13-- und des inneren Hülsenteiles-21-einwandfrei möglich ist.
Die oben beschriebene gesamte Baugruppe und ihre Wirkungsweise wird noch deutlicher durch Fig. 3 illustriert, die auch den Eingriff der Zahnkränze --20, 22-- in die zugeordneten Antriebszahnräder --14,
16-- zeigt, die über die Kupplungselemente --9, 10-- bzw. den Antriebswellenfortsatz --11-- durch die inneren und äusseren koaxialen Drehelemente der (nicht dargestellten) gegenläufig rotierend ausgebildeten koaxialen Antriebsglieder des Befestigungswerkzeuges antreibbar sind.
An Hand der Fig. 3 sei auch die
Wirkungsweise des flexiblen Schaftes --87-- erläutert. Wenn die innere genutete oder facettierte
Bolzenaufnahme --67-- das Ende eines unter Drehmoment abscherbaren Bolzens aufnimmt und dieses Ende abgeschert wird, sobald das Grenz-Drehmoment übeschritten ist, verklemmt sich manchmal das Ende des
Bolzens innerhalb der Bolzenaufnahme --67--. Um dieses Bolzenende zu entfernen, kann der flexible
Schaft --87-- durch die zentrale Öffnung längs der Achse jedes der Teile gedrückt werden, die das koaxial gegenläufig umlaufende Doppel-Universalgelenk bilden. Dieser Schaft wird betätigt durch den rahmenartigen Bügel der schwenkbeweglich an dem Schwenkzapfen --93-- aufgehängt ist und so mit der mit dem Befestigungswerkzeug verbundenen Baugruppe verbunden ist.
Durch Ziehen an dem Betätigungsarm --95-- wird der Schaft --87-- gegen das abgescherte Ende des Bolzens gedrückt, um diesen aus der Bolzenaufnahmeöffnung --67-- auszuwerfen und so das Werkzeug für den nächsten
Arbeitsgang bereitzumachen. Die Anbringung des Bügels --91-- an dem unteren Getriebesatzgehäuse ist in
Fig. 7 dargestellt.
Anstatt über ein Getriebesystem kann das koaxiale Doppel-Universalgelenk auch direkt an das Ende eines Befestigungswerkzeuges angesetzt werden, wie zu Fig. 5 bereits beschrieben wurde. Hier wird der äussere Kugelteil --97-- direkt mit dem äusseren koaxialen Antriebsmechanismus des koaxial gegenläufig rotierenden Befestigungswerkzeuges (strichpunktiert angedeutet) auf Drehung verbunden. Der innere Hülsenteil --21-- erstreckt sich mit seinem mehrfach facettierten oder genuteten Antriebsfortsatz axial durch den alternativ ausgeführten äusseren Kugelteil --97-- in den gegensinnigen Dreheingriff mit dem inneren koaxialen Antriebsmechanismus des Befestigungswerkzeuges.
Fig. 5 zeigt nun auch eine alternative Methode für das Auswerfen des abgescherten Bolzenendes aus der Bolzenaufnahme-67-des inneren Antriebsgliedes-59-. Schon beim Ansetzen des Werkzeuges drückt das zu drehende bzw. abzuscherende Bolzenende das vorstehende Ende --117-- des Schaftes --111-- in der Bolzenaufnahme-67-- unter Kompression der Feder --121-- nach innen. Wenn das Bolzenende abgeschert ist und das Werkzeug abgehoben wird, drückt die Feder --121-- mittels des Schaftendes --117-- das abgescherte Ende des Bolzens aus der Bolzenaufnahme --67--.
Für den Fall, dass das abgescherte Bolzenende innerhalb der Bolzenaufnahme-67-- verklemmt ist, tritt das zweite, identisch ausgebildete Auswertglied innerhalb des äusseren Kugelteiles --97-- und des inneren Hülsenteiles --21--, darin axial ausgefluchtet, in Tätigkeit.
Wenn das Ende eines unter Drehmoment abscherbaren Bolzens gegen das vorstehende Stab ende --117-- des unteren Auswerfgliedes --111-- drückt, so drückt dieses seinerseits das zweite Auswerfglied --111-- innerhalb des Hülsenteiles-21-zurück. Der Auswerfschacht des Befestigungswerkzeuges kann daher dazu verwendet werden, über das Auswerfglied innerhalb des inneren Hülsenteiles --21-- gegen das Auswerfglied innerhalb des inneren Kugelteiles-33-- zu drücken, um so ein abgeschertes, aber verklemmtes Bolzenende aus der Bolzenaufnahme --67-- sicher auszuwerfen.
Unabhängig von einem Beugewinkel der Drehachse des inneren Antriebsteiles --59-- und des äusseren Antriebsgliedes --69-- bezüglich der Drehachse des Befestigungswerkzeuges ist das Auswerfglied immer benutzbar, um das abgescherte Bolzenende aus der Bolzenaufnahme --67-- auszuwerfen.
Die Hülse oder die Aufnahme --42-- des äusseren Hülsenteiles --47-- ist in den Figuren so dargestellt, dass entweder gekrümmte oder gerade Facetten --40-- vorgesehen sind (Fig. 2, 3,5 und 9).
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Es versteht sich aber, dass andere Konfigurationen möglich und im Rahmen der Erfindung ausführbar sind.
Eine Mehrzahl von erfindungsgemässen Universalkugelgelenken kann in Serie oder Tandem miteinander verbunden werden, wobei der Beugewinkel einer Drehachse gegenüber der andern Drehachse vergrössert, z. B. bei Verwendung von zwei Paaren von Kugel-Hülsen-Sätzen verdoppelt wird gegenüber den
Grenzwerten, die mit einem einzigen Universalkugelgelenk realisierbar sind.
Die beschriebenen Universalgelenke bilden sohin eine mechanische Anordnung, die dazu dient, die
Drehachse der inneren und äusseren Wirkglieder eines Mutter-Festziehwerkzeuges für abscherbare
Schraubenende gegenüber der Drehachse des koaxialen Antriebsmechanismus des Befestigungswerkzeuges um einen Winkel zu verschwenken oder zu beugen.
Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung andere Anwendungen und mechanische Anordnungen als die beschriebenen realisierbar sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Universalgelenk mit einem Kugel-Hülsen-Satz, dessen einer Teil bei Drehung den andern mitnimmt, wozu der Kugelteil eine Mehrzahl von Facetten aufweist, die rund um die Drehachse angeordnet sind und sich im Eingriff mit zugeordneten Facetten im Hülsenteil befinden, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Hülsenteil eines ersten Kugel-Hülsen-Satzes (13, 47 ;
97,47) eine zentrale Öffnung besitzt, in der ein zweiter Kugel-Hülsen-Satz (33,21) angeordnet ist, bei dem ebenfalls bei Drehung des einen Teiles der andere mitgenommen wird, wozu der Kugelteil (33) des zweiten Satzes (33,21) ebenfalls eine Mehrzahl von Facetten (37) aufweist, die rund um die Drehachse angeordnet sind und sich im Eingriff mit zugeordneten Facetten (31) im Hülsenteil (21) befinden, wobei die Teile des zweiten Satzes koaxial in den entsprechenden Teilen des ersten Satzes (13, 47 ; 97,47), bei Relativverdrehbarkeit gegen diesen, angeordnet sind.
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The invention relates to improvements in tools used to tighten bolts and nuts that can be sheared against one another under torque load.
In construction and in the manufacture of machines, frames, etc. Like. It has been common practice to use a rotating, compressed air operated tool and toggle to tighten bolts and nuts together that hold the ties and trusses of steel frames or building structures together. The head of a bolt was held with the toggle, while the nuts were tightened with the compressed air tool. However, it was now very difficult to set the compressed air tool so that the required tightening torque was achieved
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and had to transport compressors from one installation position to another in order to operate the compressed air tool. Ultimately, two operators were required to use a bolt
Install mother.
Another disadvantage was the short service life of the compressed air tool due to the constant impact load and the extremely high noise level when using it.
To solve these problems, a screw bolt suitable for construction purposes with a with
Splined, torque-shearable end on the threaded portion and a coaxial fastening tool with which the grooved end of the bolt and the
Nut that is screwed onto this can be detected in order to tighten the bolt and nut coaxially against each other. The grooved end of the bolt is provided with a circumferential groove that is matched to a specific torque, where the bolt shears off when the desired torque is reached. The coaxial fastening tool is designed to pull the nut and bolt against each other, and when the bolt shears, the tightening or twisting forces cease.
Therefore, no calibration of the tool is required, since the desired shear torque load on the bolt is determined by the circumferential groove of the grooved end. Furthermore, a single operator can use the tool since the drive is coaxial and only engages on one side of the assembly of nut and bolt. In addition, the fastening tool is electrically powered and therefore no compressors or compressed air hoses are required. With a single glance, you can determine whether all bolts in the construction have been tightened to the correct preload, either because the grooved end of the bolt has been sheared off, indicating that the bolt and nut have been tightened to the correct torque, or the grooved end of the bolt is in place still on the bolt, which means that it still has to be tightened at this point.
In addition, since the fastening tool is driven by an electric motor, there are no vibrations or high impact noises, which would lead to reduced work performance or fatigue and a correspondingly lower number of bolts tightened per day.
One of the most critical problems for designers of coaxial tightening tools for the shear bolts in question is designing the tool to fit into a space where the axis of the coaxial drive can be aligned with the axis of the shear bolt and nut. Many of the profiles commonly used in construction, such as double T-beams or U-beams, have channels with dimensions that are unsuitable for receiving the length of the tool across the width of the channel in order to axially align the tool with the nut and bolt assembly to be able to align. There is therefore an urgent need to create a way of making a fastening tool adaptable in handling to the width of the narrow building support channels when a shear bolt is to be tightened.
The object of the invention is therefore to create a counter-rotating, coaxial tightening tool which has all the advantages of the tightening tools known to date, but none of the disadvantages mentioned above. To solve this problem, it was assumed that a possibility is to be created to make the coaxial counter-rotating drive relative to the tool, which is to be attached to a bolt and nut assembly for the purpose of torque-limited tightening, pivotable in such a way that access to bolts and Nuts in tight spaces and channels from property developers etc. Like. Is made possible and the tightening can be done with the correct torque.
Basically, the solution was seen to be the creation of a universal joint between the drive and the tightening members, in which the rotation around one axis is converted into a rotation around another axis.
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Universal joints for angular deflection of axes of rotation are known per se in mechanical engineering. For example, DE-OS 2057851 describes a universal joint provided for an antenna drive and essentially consisting of a ball-and-socket set, one part of which takes the other part with it when it rotates, for which the ball part has a plurality of facets that surround the axis of rotation are arranged and are in engagement with associated facets in the sleeve part. The initiation of a rotary movement at one end of the arrangement, e.g. B. via the ball part, inevitably results in the angularly offset propagation of the rotary movement in the same direction of rotation via that carried along by the ball
Sleeve in the output shaft.
The installation of such a known universal joint in a tightening tool for up to
Shearing off the bolt end to be tightened nut-bolt connections would at best require an angularly offset rotary drive z. B. the continuous drive connection in the center between the inner
Allow the drive shaft of the drive unit and the inner driver sleeve for the bolt, but it is not possible in this way to simultaneously make the drive of the outer driver sleeve for the nut angularly displaceable.
According to the invention, a universal joint is designed for the present purpose in such a way that the sleeve part of a first ball-sleeve set has a central opening in which a second ball-sleeve set is arranged Part of the other is taken along, for which purpose the ball part of the second set also has a plurality of facets which are arranged around the axis of rotation and are in engagement with associated facets in the sleeve part, the parts of the second set coaxially in the corresponding parts of the first Sentence, at
Relatiwerrotbarkeit against this, are arranged.
This creates a coaxial double universal joint that, between the coaxial counter-rotating
Drive unit and the tightening elements switched, the introduction of the tool even in tight spaces
Gaps allowed without having to accept an oblique placement on the bolt ends or an impairment of the applied torque having to be feared.
In a further embodiment of the invention, the faceted surfaces of the spherical parts are essentially spherically curved and the facets of each sleeve part are arranged uniformly and symmetrically about the axis of rotation of the sleeve part. This results in a jolt-free, uniform power transmission even with extreme angular deflection of the joint. The opposing surfaces of the facets in the sleeve parts can be flat surfaces, which results in a possibly desired relative axial displaceability of the interacting elements, or they can also be curved in a suitable manner.
It would be possible and also kinematically harmless to put the sleeve parts of the two sets on one
Side to be arranged coaxially one inside the other and to allow the two spherical parts to engage in this coaxially from the other side. A particularly space-saving, storage-un manufacturing-wise inexpensive
However, execution results when, according to the invention, the sleeve part of the second set can be rotated in the
Ball part of the first set and the ball part of the second set is rotatably mounted in the sleeve part of the first set.
Furthermore, the ends of the inner and outer ball-sleeve sets according to the invention are connected at one end of the universal joint with corresponding coaxial counter-rotating coupling parts of a fastening gun, so that the outer ball and sleeve parts in one direction of rotation, while the inner ball and Sleeve parts can be driven in the other direction of rotation. This ensures that the arrangement can be easily dismantled with reliable torque transmission.
Finally, the ends of the inner and outer ball-sleeve sets at the other end of the universal joint are connected to a first and second internally corrugated sleeve, of which the second corrugated sleeve along its axis of rotation from a central one, in a structurally and positionally favorable manner within the meaning of the invention Opening is penetrated, in which the first corrugated sleeve is arranged, wherein the first and second corrugated sleeve are intended for engagement on a nut or on a bolt in order to rotate this in opposite directions of rotation and thus to move the nut along the bolt .
For a more detailed explanation of the subject matter of the invention, illustrative embodiments and applications are described below with reference to the drawings.
Fig. 1 is a perspective exploded view of the inventive coaxial double joint in a first embodiment, Fig. 2 is an exploded view of the sleeve part of the first ball-sleeve set and the ball part of the inner, second ball-sleeve set of the first
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Embodiment, FIG. 3 shows a section through the joint according to FIG. 1 in the assembled state with connected drive and actuation elements;
4 is a perspective exploded view of the ball-and-socket set in an alternative embodiment including the sleeve part of the second inner ball-and-socket set, FIG. 5 shows a section through a modified embodiment of the
Subject matter of the invention, using the first outer ball part in the embodiment according to
4, 6 is an exploded view of a drive gear assembly for the embodiments according to FIGS. 1 to 3, FIG. 7 shows the embodiments according to FIGS. 1, 2, 3 and 6, assembled to form a counter-rotating coaxial fastening tool, 8 is a perspective view of the embodiment of FIG. 3 coupled to a fastening tool, and FIG.
9 shows in section two pairs of coaxial universal joints according to the invention in a tandem arrangement.
In the drawings, components that correspond to one another are provided with the same reference symbols.
Fig. 1 shows the ball part --13-- of a first, outer ball-and-socket set with an essentially spherical outer ball section --15--, the surface of which has a plurality of curved facets --17-- that are uniform and symmetrical are distributed in the angular arrangement around the axis of rotation, which extends through the center of the spherical section --15--. The axis should be thought of as being central within a central opening or a passage --19-- through the spherical part --13--. The other end of the ball part --13-- is connected in one piece with a ring gear --22--.
A sleeve part --21-- of a second, inner ball-sleeve set has a first cylindrical section --23-- in connection with a second cylindrical section --25-- which in turn is integrally connected to a multi-faceted drive shaft - -27--, which is designed so that it fits into an opening-18-- of a gear-20--. The cylindrical section --23-- has a receiving opening --29-- which is provided with a plurality of uniformly and symmetrically distributed in the angular direction about an axis of rotation facets --31--, which axis is centrally through the cylindrical section --23 -,
the cylindrical section --25-- and the drive shaft --27-- runs. The sleeve part 21 fits into the opening 19 of the ball part 13 and can rotate freely coaxially therein.
The ball portion -33- of the second, inner ball-and-socket set has a substantially spherical connecting ball -35- at one end with a surface which has a plurality of curved facets -37-, aligned and uniform and positioned symmetrically in the angular direction around an axis of rotation that runs centrally through the spherical part --33, 35--. The other end of the spherical part --33-- has a cylinder section --39--, molded in one piece, with a shoulder or a collar --41-- around the circumference that separates the cylinder section --39-- from the Sphere --35-separates. The cylinder section -39-- has a receptacle --43-- with an inner surface which again has a plurality of facet surfaces --45--.
A sleeve part -47- of the first outer ball-sleeve set has a base body with a cylinder section -49- and with a central opening -57- that extends through it. One end of the cylinder section --49-- (not visible) is designed so that it receives the associated connecting ball --15--. This end of the outer sleeve part-47-is also for the reception
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after it has been inserted into the cylinder section -49- in order to keep the outer spherical part -13- in engagement.
The outer end of the cylinder section --49-- has axially protruding circular sector-shaped segments --51-- which alternate with recesses in the form of round segments - which are arranged in the circumferential direction around the end. Near the axially flange-shaped protruding segments --51-- and correspondingly designed recesses --53--, there is a threaded section --55-- which is incorporated on the cylinder section --49--.
The semicircular outer ball clamps -46, 50-- have curved or beveled surfaces - -48-- which engage with the curved facets --17-- of the outer connecting ball --15--. The ball clamps -46, 50- have continuous screw holes -56, 58- each of which receives bolts -54- which in turn are fastened in the end of the cylinder section -49- of the outer sleeve part -47 .
An inner drive member --59-- has a basic body cylinder section --61-- which is integrally connected at one end to a multi-faceted shaft --63-- which engages in the receptacle --43-- of the inner spherical part --33-- is trained. The cylinder section --61-- has a shoulder --65-- near the end facing away from the multi-faceted shaft --63--. A grooved or
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multi-faceted opening --67-- extends centrally through the inner drive part --59-- and is designed in such a way that it positively receives the correspondingly grooved or multi-faceted end of a bolt that can be sheared under torque load.
An outer drive member -69n has a main body cylinder section -71- which at one end has a collar or shoulder -73- with protruding segments -75- and recessed segments -77- which are correspondingly complementary to the recess segments -53- and protruding segments -51- of the outer sleeve part -47- are formed. A multi-faceted or grooved opening --79-- is located in the center of the outer drive link-69-for form-fitting engagement on the corners or facets of a nut.
A cylindrical union nut --81n has a shoulder --83-- at one end and an inner threaded surface --85-- at the other end and is used to keep the outer drive member -69-- in engagement with the outer sleeve member -47n hold.
Fig. 2 shows in a perspective exploded view on a larger scale the inner spherical part - and the outer base part -47-.
You can see an opening --36-- on the inner spherical part --3--, which extends centrally and in the axis of rotation through the inner spherical part --33n and widens at the rear to accommodate --43-- (not visible here) .
On the outer sleeve part --47-- the threaded bores --44-- for receiving the bolts -54 can be seen in order to be able to attach the semicircular ball clamps -46 or 50-. The outer sleeve part - also has an opening - 42 - with facet surfaces - 40 - positioned centrally and symmetrically with respect to the axis of rotation - in alignment with the axis of rotation and positioned uniformly and symmetrically in the circumferential direction.
In Fig. 3 is a longitudinal section through the embodiment of FIG. 1 is shown, wherein drive gear
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distanced coupling claws-10- which are used for coupling to the outer rotating shaft of a concentric coaxial fastening tool. A drive shaft-11-extends through a central opening of the gear -14- until it is firmly engaged with an opening -12- in a drive gear -16-for the outer ball joint. The drive gear --14-- for the inner ball element meshes with the outer ball joint gear --22--. in which the central cylinder section --25-- of the inner sleeve part --21-- is freely rotatable. The central opening --19 - on the outside
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that a universal joint is formed.
The outer connecting ball --15-- engages with the connecting sleeve --42-- of the outer sleeve part --47-- and is held in this by the outer semicircular ball clamps --46 and 50--, with the multi-faceted surfaces of the connecting sleeve -42- are in engagement with the multi-faceted surfaces of the outer connecting ball -15. The collar or the shoulder-41- of the inner spherical part --33-- are in contact with a shoulder within the outer sleeve part - for the axial positioning of the inner spherical part --33-- in that.
The inner spherical part -33- also has the drive receptacle -43- with a plurality of facets -45- which engage with the multi-faceted surfaces of the faceted or grooved shaft section -63- of the inner drive element -59- stand. The collar --65-- on the latter is in contact with a shoulder --66-- (Fig. 3) of the outer drive member --69-- to prevent the inner drive member --59n from sliding out of the outer drive member - 69-- to prevent.
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non-rotatable connection with the coupling recesses --53-- or the coupling segments -51-- of the outer sleeve part --47--.
A flexible shaft is located coincident with the axis of rotation of the outer ball part -13-, the inner sleeve part -21-, the inner ball part -33- and the inner drive element -59
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- -87--, which is coupled via a joint --89-- to a bracket --91--, which can be pivoted about a pivot pin - by means of an actuating arm --95--.
In Fig. 4 an alternatively usable outer spherical part --97-- is shown in a perspective exploded view on a larger scale, within which an inner sleeve part --21-- is arranged centrally with respect to its axis of rotation. The outer spherical part --97-- has at one end an outer connecting sphere --99-- with a plurality of facets --101-- on its surface, in
Illumination arrangement with the axis of rotation and uniformly symmetrically positioned in the circumferential direction around this.
The other end of the alternative outer spherical part --97 - has a molded one
Collar --103--, the protruding coupling segments --105--, between which there are recessed
Segments --107 - are located, so that an axial flange coupling mechanism with the outer drive coupling of a coaxially oppositely rotating fastening tool results. The inner sleeve part - -21--, again with a cylinder section --23--, a central cylinder section --25-- and a faceted or grooved shaft --27--, has a central opening --28--, which extends to accommodate the ejector shaft --87-- (Fig. 3).
Fig. 5 shows a longitudinal section of the outer spherical part --97 - in operative connection with the associated components. The inner sleeve part --21-- is located centrally within the outer one
Part of the ball --97 -, rotatable independently of that. The shoulder --103-- of the outer spherical part --97-- is in contact with a collar-102-a coupling union nut-100- which can be screwed onto the end of a fastening tool. The coupling projections - 105 - that with the
Alternating coupling recess segments --107-- form a flange coupling for engagement with the outer drive mechanism of a coaxial drive of a fastening tool rotating in opposite directions.
The facetted or splined drive shaft --27-- of the inner sleeve part --21-- is in engagement with the inner drive mechanism of the coaxial drive of the fastening tool.
An ejector member with an elongated shaft --111-- is arranged centrally within the inner sleeve part --21-- along its axis of rotation. The shaft --111 - has a cylindrical one
Section --113-- with a collar --115-- and a rod extension --117-- that extends away from it. The collar --115-- is in engagement with a shoulder within the inner sleeve part - -21--, against which it is pressed by a spring --123--.
An essentially identical ejector element is located axially in the central opening of the inner ball part --33--. An identical collar --115-- is under the pressure of a spring --121-- in contact with a shoulder within the inner drive member --59--. The end extension of the rod --117-- extends into the inner grooved or facetted bolt receptacle --67-- of the inner drive element --59--, which counteracts the force of a spring --119-- in the opening of the outer drive element --69-- is retractable. The receptacle --43-- of the cylinder section --39-- of the inner spherical part --33-- accommodates the multiple faceted surfaces of the faceted or grooved end shaft --63-- of the inner drive element.
The outer drive member --69-- here again holds the inner drive member --59-- rotatably through a collar --65-- of the inner drive member --59-- axially in contact with the shoulder --66 - of the outer drive member --69--. The grooved or faceted nut receptacle -79- of the outer drive member -69-- comes into engagement with the corners or surfaces of the nut which is screwed onto the bolt that can be sheared under torque load, the grooved end of the bolt with the inner grooved or faceted bolt receiving opening --67-- of the inner drive link --59- is in engagement.
In Fig. 6 the drive gear --16-- for the outer ball joint can be seen, with a centrally arranged, multi-faceted drive opening --12-- therein. On the drive gear --14-- for the inner ball joint, the axially flange-like protruding segments --10-- and the segment depressions --9-- that alternate with them can be seen, which results in the axial flange mechanism for coupling to the outer drive mechanism of a coaxially oppositely working fastening tool .
The multi-faceted drive shaft --11-- (here solid) is in positive engagement with the drive receptacle --12-- of the drive gear --16-- for the outer ball joint and creates the connection to the inner drive mechanism of the fastening tool.
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In Fig. 7 a perspective view of the embodiment according to Figs. 1, 2 and 3 and 6 can be seen, connected to a fastening tool. The outer ball part --13-- is in engagement with the outer sleeve part --47--, held in place by the semicircular outer ball clamps --46 and 50--.
The union nut --81-- holds the outer drive link --69-- rotatably coupled to the outer one
Sleeve part --47--. The keyway or multi-facetted opening --79-- on the outside
Drive member --69-- is, as already mentioned, designed to receive a nut, which on a lower
Torque load shearable bolt is screwed on.
The gear housing --125-- contains the ring gear --20-- for the inner ball joint and the ring gear --22-- for the outer ball joint. These two ring gears mesh with the corresponding ones
Drive gears --16 and 14--, which in turn are enclosed in the drive gear housing --127--. The flexible ejector shaft --87-- is connected to the frame-like handlebar --91-- by means of the joint --89--, which is connected to the fastening tool adapter housing via the
Hinge pin -93- is connected so that the frame-like link can be pivoted by a lever extension or actuating arm -95-. A handle --129-- is used to stabilize or hold the entire assembly when used by the operator.
A clamp -131- is used to attach and clamp the universal joint assembly to the associated fastening tool.
In Fig. 8, an embodiment of the invention is shown in perspective, using the alternative outer spherical link --97-- according to Fig. 4. The ball part --97-- engages in the outer sleeve part --47--, secured by the semicircular outer ball clamps --46 and 50--. The union nut --81-- holds the rotatable outer drive link --69-- axially in the outer sleeve part --47--.
Furthermore, the keyway or facetted nut seat --79-- in the outer drive member --69-- can be seen, which is designed to accommodate and transmit the torque of the corners and facets of a nut that is screwed onto a bolt that can be sheared under torque . The alternatively designed outer ball part --97-- is non-rotatably connected to a fastening tool through the coupling nut --100--.
Fig. 9 shows a tandem connection of the coaxial universal joint just described. The outer ball part --97-- with the outer connecting ball --99-- is in engagement with an outer ball joint coupling member --133-- which has an outer ball coupling seat --135--. The outer ball joint coupling part --133-- also has a connecting ball --137-- which is molded in one piece and in turn engages in the outer connecting sleeve --42-- of the outer sleeve part --47--.
The terminals --46 and 50-- hold the outer connecting ball - 99 - inside the outer coupling socket --135-- and similarly the ball --137-- inside the outer connecting sleeve --42--. An inner ball joint coupling part --139-- is in engagement with the inner sleeve part - within the inner connecting or joint sleeve --29--. The inner ball joint coupling part - has a connecting ball --141 - at one end and an inner ball coupling sleeve - 145 - at the other end and is completely rotatably received within the outer ball joint coupling part --133.
The inner coupling connection ball --141-- is in engagement with the inner ball connection sleeve --29-- of the inner sleeve part --21--. The inner ball coupling sleeve --145 - has an inner ball coupling receptacle --143-- which engages with the inner connecting or joint ball --35--. This design makes it possible to work with the tool in very narrow spaces, where this was previously impossible, and to gain access with the tool while aligning with the axis of the shear bolt and nut.
As the gear wheel --20-- rotates, the inner sleeve part --21-- is set in rotation, which means that the inner ball part --33-- rotates with it and in turn drives the inner drive element --59-, the one twisted bolt that can be sheared under moment load, capturing it with its inner grooved or faceted bolt receptacle-67-. Due to the pivoting engagement of the inner ball --35-- in the inner sleeve --29--, the axis of rotation of the inner sleeve part --21-- can be compared to the axis of rotation of the inner ball part --33-- and the coupled drive element --59- be pivoted.
The inner ball joint parts and the connected drive elements remain freely rotatable within the central openings in the outer ball part --13-- and the outer sleeve part --47--.
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When the gear --22-- drives the outer ball part --13-- in the opposite direction, the outer sleeve part --47-- is also rotated via the faceted ball --15-- and in turn drives the outer drive element --69 - that has the grooved or faceted nut mount --79-- for capturing the nut of a torque-nut-and-bolt assembly.
The ring gear --22 - is now in a
Direction twisted while the ring gear --20-- rotates in the opposite direction, so that coaxially opposing
Rotation of the inner and outer drive link --59 or 69-- results. As a result of the placement of the inner joint sleeve --29-- within the central opening of the outer joint ball --15-- the inner ball-sleeve set-15, 47- and the outer ball-sleeve set-21, 31-pivot around the same center, So that the
Pivoting the axis of rotation of the inner and outer drive member --59 and 69 - with respect to the
The axis of rotation of the outer spherical part -13- and the inner sleeve part -21-is perfectly possible.
The entire assembly described above and its mode of operation is illustrated even more clearly by FIG. 3, which also shows the engagement of the ring gears --20, 22-- in the associated drive gears --14,
16-- shows, which can be driven via the coupling elements --9, 10-- or the drive shaft extension --11-- by the inner and outer coaxial rotary elements of the counter-rotating coaxial drive elements of the fastening tool (not shown).
With reference to Fig. 3 is also the
Function of the flexible shaft --87-- explained. If the inner is grooved or faceted
Bolt holder --67-- takes up the end of a bolt that can be sheared under torque and this end is sheared off as soon as the torque limit is exceeded, sometimes the end of the
Of the bolt inside the bolt seat --67--. To remove this end of the bolt, the flexible
The shaft --87 - can be pushed through the central opening along the axis of each of the parts that form the coaxially oppositely rotating double universal joint. This shaft is actuated by the frame-like bracket, which is pivotably suspended from the pivot pin --93-- and is thus connected to the assembly connected to the fastening tool.
By pulling on the actuating arm --95-- the shaft --87-- is pressed against the sheared end of the bolt in order to eject it from the bolt receiving opening --67-- and thus the tool for the next one
To get the operation ready. The attachment of the bracket --91-- to the lower gear set housing is in
Fig. 7 shown.
Instead of using a gear system, the coaxial double universal joint can also be attached directly to the end of a fastening tool, as has already been described for FIG. 5. Here the outer spherical part --97-- is connected directly to the outer coaxial drive mechanism of the coaxially counter-rotating fastening tool (indicated by dash-dotted lines). The inner sleeve part --21-- extends with its multi-faceted or grooved drive extension axially through the alternatively designed outer spherical part --97-- into counter-rotating engagement with the inner coaxial drive mechanism of the fastening tool.
Fig. 5 now also shows an alternative method for ejecting the sheared pin end from the pin receptacle -67- of the inner drive member-59-. As soon as the tool is applied, the end of the bolt to be turned or sheared off presses the protruding end --117-- of the shank --111-- in the bolt socket -67-- while compressing the spring --121--. When the end of the bolt has sheared off and the tool is lifted off, the spring --121-- presses the sheared end of the bolt out of the bolt seat --67-- by means of the shaft end --117--.
In the event that the sheared end of the bolt is jammed within the bolt receptacle -67--, the second, identically designed evaluation element within the outer spherical part --97-- and the inner sleeve part --21--, axially aligned therein, comes into operation .
When the end of a bolt that can be sheared under torque presses against the protruding rod end --117-- of the lower ejector member --111--, this in turn pushes the second ejector member --111-- inside the sleeve part -21-back. The ejector shaft of the fastening tool can therefore be used to press the ejector element within the inner sleeve part --21-- against the ejector element within the inner spherical part -33-- in order to remove a sheared but jammed bolt end from the bolt receptacle --67 - safely eject.
Regardless of a flexion angle of the axis of rotation of the inner drive part --59-- and of the outer drive element --69-- with respect to the axis of rotation of the fastening tool, the ejector element can always be used to eject the sheared end of the bolt from the bolt seat --67--.
The sleeve or the receptacle --42-- of the outer sleeve part --47-- is shown in the figures in such a way that either curved or straight facets --40-- are provided (Fig. 2, 3, 5 and 9).
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It goes without saying, however, that other configurations are possible and can be implemented within the scope of the invention.
A plurality of universal ball joints according to the invention can be connected to one another in series or in tandem, the flexion angle of one axis of rotation being increased compared to the other axis of rotation, e.g. B. when using two pairs of ball-and-socket sets is doubled compared to the
Limit values that can be achieved with a single universal ball joint.
The universal joints described thus form a mechanical arrangement that serves to achieve the
Axis of rotation of the inner and outer active members of a nut tightening tool for shearable
Screw end to pivot or bend through an angle relative to the axis of rotation of the coaxial drive mechanism of the fastening tool.
It goes without saying that applications and mechanical arrangements other than those described can be implemented within the scope of the invention without deviating from the basic concept of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Universal joint with a ball-and-socket set, one part of which takes the other part with it when it rotates, for which the ball part has a plurality of facets which are arranged around the axis of rotation and are in engagement with associated facets in the socket part, thereby indicates that the sleeve part of a first ball-and-socket set (13, 47;
97, 47) has a central opening in which a second ball-and-socket set (33, 21) is arranged, in which the other part is also carried along when one part is rotated, including the ball part (33) of the second set (33 , 21) also has a plurality of facets (37) arranged around the axis of rotation and in engagement with associated facets (31) in the sleeve part (21), the parts of the second set coaxially in the corresponding parts of the first Set (13, 47; 97, 47), with relative rotation against this, are arranged.