CZ9904061A3 - Systém pro přidržování a upevňování šroubů - Google Patents

Description

Systém pro přidržování a upevňování šroubů

Oblast techniky

Tento vynález se týká systému pro přidržování a upevňování šroubů určený pro dosažení rychlého a bezpečného spoje mezi šroubem a šroubovákem nebo upevňovacím nástrojem s praktickým vyloučením rizika náhodného vypadnutí šroubu ž šroubováku nebo upevňovacího nástroje a pro zlepšení přenosu kroutícího momentu bez nutnosti přídavného úsilí pro zachování uvedeného spoje, čímž se usnadní operace automatické montáže prováděné elektricky poháněnými šroubováky s regulací kroutícího momentu v případě robotizovaných strojů v průmyslových zařízeních jakož i pro speciální ruční operace.

Dosavadní stav techniky

Obvyklé šrouby známého provedení mají nezávisle na tvaru hlavy a na drážkách v hlavě pro vložení hrotu šroubováku nevýhodu v tom, že šroub se často uvolní, což má za následek jak ztrátu času tak i poškození šroubu samého.

Tento problém nabývá na významu v případě robotizovaných pracovišť, protože jak šrouby tak i šroubovací nástroj jsou ovládány automatickými stroji, takže je podstatné mít snadný a spolehlivý spoj mezi tímto šroubem a nástrojem.

Existují dřívější pokusy vztahující se k tomuto vynálezu. Zejména patent US2,445,525 zveřejňuje spojovací systém mezi šroubem a šroubovákem, kde má hlava šroubu axiální štěrbinu s určitým počtem žeber o shodné ploše průřezu oddělených trojúhelníkovými příčnými prostory, přičemž hlava šroubováku odpovídá zmíněné hlavě šroubu; výstupek zasahuje do závitového tělesa šroubu, což má vliv na mechanickou pevnost a životnost šroubu; naproti tomu nebyly uvedeny žádné konkrétní hodnoty úhlu kuželovitosti, které jsou naopak uvedeny v předkládaném vynálezu. Patent US-2,129,440 zveřejňuje spojovací systém mezi šroubem a šroubovákem, u něhož má hlava šroubu příčné vybrání o malé hloubce s vnitřními vypouklými hranami, přičemž uvedené vybrání je dostatečně široké na •í ·Ρ.3322Ϊ£ζ’*:

to, aby umožňovalo použití jakéhokoliv druhu šroubováku, konfigurace vybrání neposkytuje žádnou možnost získat snadný a spolehlivý spoj mezi šroubem a šroubovákem. Patent US-2,592,462 zveřejňuje spojovací systém mezi šroubem a šroubovákem, u něhož má hlava šroubu rovněž dostatečně široké příčné vybrání pro použití jakéhokoliv druhu šroubováku, takže nedává možnost snadného a spolehlivého spoje mezi šroubem a šroubovákem.

Žádný z uvedených patentů proto nepopisuje snadný a spolehlivý spoj mezi šroubem a šroubovákem, u něhož by hlava/hrot šroubováku měl/a speciální tvar přesně přizpůsobený drážce v hlavě šroubu, jak tomu je u předkládaného vynálezu.

avšak taková

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je hlava šroubu opatřená drážkou kuželovitého tvaru a kruhového průřezu a opatřená jedním nebo několika výstupky orientovanými k podélné ose šroubu, přičemž kruhovité stěny této drážky vytvářejí úhel kuželovitosti vůči podélné ose šroubu a stěny předních výstupků tvoří úhel kuželovitosti vůči zmíněné podélné ose. Specifický kuželovitý tvar drážky vytvořené v hlavě šroubu v souladu s hrotem hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje podle tohoto vynálezu přináší významné výhody ve srovnání se systémy spadajícími do známého stavu techniky, a to: a) uložení vytvořené bočním klínovým účinkem výstupků umožňující spolehlivé postupné zvyšování tlaku ve spoji mezi šroubem a šroubovákem nebo upevňovacím nástrojem; b) širší styčnou plochu mezi hlavou šroubu a nebo hrotem hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje, přičemž tento zdokonalený plošný kontakt vytváří rovnoměrnější rozložení mechanického namáhání a menší opotřebení hlavy šroubu i hrotu hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje.; c) úsporu nákladů na materiál použitý pro výrobu šroubů ve srovnání se šrouby typu „philips nebo „pozidriv“; d) vytvoření naprosto bezpečné spolehlivosti při zašroubovávání a vyšroubovávání šroubů bez potřeby přídavného úsilí, čímž se vylučují chyby v kroutícím momentu; e) vyšší účinnost a delší životnost zápustek

1?S32^ž..:

• · · pro drážku a šroubováků a upevňovacích nástrojů; a f) snadné zhotovování šroubových spojů na obtížně přístupných místech.

Druhým předmětem tohoto vynálezu je hrot hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje, jehož specifický tvar je přizpůsoben drážce v hlavě šroubu , podle tohoto vynálezu.

l· '

Dalším předmětem tohoto vynálezu je lisovací nástroj speciálního tvaru určený pro tváření za studená drážky v hlavě šroubu a tvarovací zápustka pro tváření hrotu hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje, které jsou předmětem tohoto vynálezu.

Jak již bylo uvedeno výše, má drážka vytvořená v hlavě šroubu kruhový průřez obsahující určitý počet výstupků, s výhodou od dvou do šesti, orientovaných k podélné ose šroubu. Průřez zmíněné drážky se postupně zmenšuje směrem dolů podél podélné osy šroubu, přičemž se zmenšuje rovněž šířka výstupků. Úseky drážky umístěné vždy mezi dvěma výstupky mají kruhový tvar s předem stanoveným úhlem kuželovitosti, přičemž tento úhel si zachovává konstantní hodnotu nezávislou na počtu a tloušťce zmíněných výstupků a přičemž přední stěny těchto výstupků svírají s podélnou osou šroubu úhel měnící se podle jmenovitého průměru šroubu, a přičemž boční stěny těchto výstupků svírají úhel s podélnou osou šroubu.

Toto speciální tvarování hlavy šroubu podle tohoto vynálezu poskytuje důležité výhody ve srovnání se systémy patřícími do známého stavu techniky. Systém podle tohoto vynálezu proto tvoří speciální nový systém pro aplikace, u nichž se vyžaduje spolehlivý spoj mezi šroubem a šroubovákem nebo upevňovacím nástrojem, jak tomu je u robotizovaných systémů nebo u ručních aplikací s obtížným přístupem k šroubovým spojům.

Přihlašovatel zjistil, že systém pro přidržování a upevňování šroubů podle tohoto vynálezu zbavuje pracovníka nutnosti vynakládat při zašroubovávání šroubu podle tohoto vynálezu axiální sílu. Při ručních operacích je tato nutnost obzvlášť obtížná při zašroubovávání na obtížných místech.

F»S322J£2..

• ·

Přehled obrázků na výkrese

Pro doplnění tohoto popisu a pro úplnější pochopení význaků předkládaného vynálezu je připojena sada výkresů s odkazem na výhodné příklady skutečných provedení tohoto vynálezu, přičemž výkresy mají vysvětlující, nikoliv omezující účel. V následujících vyobrazeních:

Obr. 1 znázorňuje půdorys drážkového otvoru podle vynálezu vytvořeného v hlavě stroje, u výhodného provedení obsahujícího tři výstupky s odpovídajícími meziprostory neboli kruhovými úseky;

Obr. 2 až 4 znázorňují řezy šroubem podle vynálezu vyobrazeným na obr. 1 a znázorňující úhly α , β , AaC;

Obr. 5 znázorňuje hrot hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje odpovídající tvarově hlavě šroubu podle vynálezu znázorněné na obr. 1;

Obr. 6 znázorňuje dva řezy hrotem hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje s odpovídajícími žebry;

Obr. 7 a 8 znázorňují děrovadlo/lisovadlo pro vytvoření drážky v hlavě šroubu podle obr. 1;

Obr. 9 znázorňuje půdorys drážky/drážkového otvoru vytvořené/ho na hlavě šroubu podle vynálezu u výhodného provedení obsahujícího čtyři výstupky s odpovídajícími kruhovými úseky;

Obr. 10 až 12 znázorňují řezy hlavou šroubu podle obr. 9, a to úhly kuželovitosti α, β, A a C;

Obr. 13 znázorňuje hrot hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje tvarově odpovídající hlavě šroubu podle vynálezu podle obr. 9;

Obr. 15 a 16 znázorňují děrovadlo pro tvarování drážkového otvoru podle vynálezu podle obr. 9.

Příklady provedení vynálezu

Systém pro přidržování a upevňování šroubů podle tohoto vynálezu obsahuje hlavu šroubu opatřenou drážkou o tvaru majícím kuželovitý průběh v podélné ose šroubu a majícím kruhový průřez s několika, s výhodou dvěma až šesti výstupky, s výhodou shodného rozměru, orientovanými ke zmíněné podélné ose šroubu, přičemž zmíněný průřez se postupně zmenšuje ve směru závitového tělesa šroubu a podle úhlů kuželovitosti kruhového průřezu a bočních stěn výstupků.

Tyto výstupky vytvářejí svíracím upevněním kroutící moment vznikající stykem s pery hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje pro přenášení uvedeného upevňovacího kroutícího momentu; tento styk s pery výstupků vytváří podstatně větší stykové plochy, díky čemuž jsou mechanická namáhání působící na hlavu šroubu podstatně menší nežli u šroubů podle známého stavu techniky.

Mimoto díky drážkovému otvoru podle vynálezu vytvořenému v hlavě šroubu takto utvářený shodný kuželovitý styk zajišťuje klínovým účinkem dosahovaným bočními stěnami rychlý a bezpečný spoj mezi šroubem a šroubovákem nebo upevňovacím nástrojem prakticky bez potřeby vyvozovat jakýkoliv tlak v podélné ose šroubu, jak tomu normálně je u šroubů patřících do známého stavu techniky; a zároveň, díky spolehlivosti zmíněného spoje, se podstatně zmenšuje opotřebení šroubu i šroubováku nebo upevňovacího nástroje, čímž se zabraňuje chybám při dosahování/nastavování stanoveného kroutícího momentu.

Je vhodné uvést, že u hlav šroubů s drážkovými otvory opatřenými čtyřmi výstupky lze použít standardní typ šroubováků „philips“ nebo „pozidriv“, kdežto u rozdílného počtu výstupků bude nutné použít šroubovák nebo upevňovací nástroj podle tohoto vynálezu.

Přihlašovatel provedl odpovídající mechanické testy při různém počtu výstupků, při různých úhlech kuželovitosti a míněných výstupků a při různých úhlech kuželovitosti β míněného kruhového úseku, přičemž tyto úhly odpovídají vytvořené hloubce drážkového otvoru v hlavě stroje. Mimoto byly všechny a - g&ri

9999 ⁹ uvedené parametry vztaženy na různé vnější průměry hlav šroubů a na jejich odpovídající jmenovité průměry šroubů.

Na základě zkoušek provedených přihlašovatelem byly výhodné hodnoty pro různé parametry určující tvar drážkového otvoru podle tohoto vynálezu, vytvořeného na hlavě šroubu, stanoveny takto:

a) Pro drážkové otvory mající dva až pět výstupků je kuželovitost a výstupků v rozmezí od 5 do 12,5 stupňů, s výhodou od 7,5 do 11,5 stupňů.; kuželovitost β kruhového úseku je v rozmezí od 20 do 30 stupňů, s výhodou od 23 do 23,5 stupňů.; kuželovitost A na dně drážkového otvoru je od 25 do 35 stupňů, s výhodou od 28 do 29 stupňů; úhel C tvořený bočními stěnami výstupků je v rozmezí od 15 do 35 stupňů, s výhodou od 30 do 30,5 stupňů; vzdálenost D je v délkovém rozmezí od 0,5 mm do 7 mm, s výhodou od 0,65 mm do 6,5 mm; vzdálenost d je v rozmezí mezi 0,8 a 9 mm, s výhodou od 0,9 mm do 8,2 mm; a vzdálenost e je v rozmezí od 0,2 mm do 4 mm, s výhodou od 0,27 do 4,0 mm.

Hloubka drážkového otvoru nemá/nesmí v žádném případě ovlivnit mechanickou pevnost šroubu.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je hrot hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje, jehož tvarování odpovídá tvaru drážkového otvoru v hlavě šroubu podle vynálezu. Je zřejmé, že vybrání/podříznutí v hrotu hlavy tohoto šroubováku nebo upevňovacího nástroje musí tvarově odpovídat výstupkům zmíněného drážkového otvoru v hlavě šroubu, a že křídla zmíněného hrotu hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje musí tvarově odpovídat úsekům mezi dvěma sousedícími výstupky drážkového otvoru v hlavě šroubu.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je děrovadlo/lisovadlo pro vytvoření drážkového otvoru v hlavě šroubu, které je určeno tvarováním drážkového otvoru podle tohoto vynálezu vytvořeného na hlavě šroubu.

Jedno výhodné provedení vynálezu, znázorněné na obr. 1 až 8, se týká případu, u něhož otvor 1_ vytvořený na hlavě šroubu obsahuje tři výstupky 2. V tomto případě bude úhel kuželovitosti a výstupků 2 mezi 7,5 až 7,75 stupňů nebo mezi 9,5 až 9,75 stupňů nebo mezi 10,5 až 10,75 stupňů podle druhu výstupku 2;

l?S3221CZ..:

úhel kuželovitosti £ kruhových úseků bude mezi 23 až 23,5 stupňů; a úhel A dna otvoru bude mezi 28 až 29 stupňů. Šířka výstupku 2 klesá v podélné ose šroubu úměrně s odpovídajícím upevňovacím kroutícím momentem v každém bodě poloměru, přičemž tato hodnota šířky e je v rozmezí od 0,4/0,42 mm do 3,05/3,09 mm podle odpovídajícího druhu výstupku. Úhel C je v rozmezí od 30 do30,5 stupňů. Vzdálenost D je v rozmezí od 0,65/0,68 mm do 5,85/5,89 mm podle odpovídajícího druhu výstupku. Průměr d je v rozmezí od 0,9/0,95 do 8,0/8,1 mm podle odpovídajícího druhu výstupku.

Jiné výhodné provedení vynálezu, znázorněné na obr. 9 až 16, odpovídá případu, v němž otvor 1 vytvořený na hlavě šroubu obsahuje čtyři výstupky 2. V tomto případě si úhly a, £, A a C zachovávají stejné úhlové hodnoty jako v předchozím provedení se třemi výstupky 2. Šířka výstupku 2 klesá v podélné ose šroubu úměrně s odpovídajícím upevňovacím kroutícím momentem v každém bodě poloměru. Hodnota/velikost e této šířky je v rozmezí od 0,35/0,37 mm do2,7/2,74 mm podíe odpovídajícího druhu výstupku. Vzdálenost D je v rozmezí od 0,7/0,73 mm do 6,0/6,04 mm podle odpovídajícího druhu výstupku. Průměr d je v rozmezí od 0,9/0,95 do 8,8/10,0 mm podle odpovídajícího druhu výstupku.

Tato výhodná provedení nejsou omezující co do výroby a použití systémů šroubováků a/nebo odpovídajících tvarově přizpůsobených nástrojů v případech, kde je vhodné použít počet výstupků menší než tři nebo vyšší než čtyři, pokud budou dodrženy konstrukční parametry, zejména základní úhly kuželovitosti tak, aby systém byl s to fungovat za daných podmínek bezpečnosti a mechanické pevnosti. Systém podle vynálezu lze upravovat, avšak se zachováním význaků vynálezu, jak jsou uvedeny v následujících nárocích.

Claims (4)

1. Systém pro přidržování a upevňování šroubů určený pro dosažení rychlého a bezpečného spoje mezi šroubem a hrotem hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje, vyznačující se tím, že hlava šroubu je opatřena drážkovým otvorem (1) kuželovitého tvaru o hloubce menší než tloušťka šroubu, probíhajícím podél podélné osy a majícím kruhový průřez s několika výstupky (2) směřujícími ke zmíněné podélné ose šroubu a odpovídající počet kruhových úseků (3).

2. Systém pro přidržování a upevňování šroubů podle nároku 1, vyznačující se tím, že kuželovitost α přední stěny výstupků (2) je v úhlovém rozmezí mezi 5 a 15 stupni; a že kuželovitost β stěn (3) majících tvar kruhových úseků umístěných mezi dvěma sousedními výstupky je v rozmezí mezi 20 a 30 stupni; a že úhel C bočních stěn výstupků (2) je v rozmezí mezi 15 a 35 stupni; přičemž tato kuželovitost styku takto vytváří klínový účinek stěn, který poskytuje rychlý a bezpečný spoj mezi výstupky šroubu a pery šroubováku nebo upevňovacího nástroje.

3. Systém pro přidržování a upevňování šroubů podle nároků 1 a 2, , vyznačující se tím, že je vytvarován vhodný hrot (4) hlavy šroubováku nebo í upevňovacího nástroje tak, že tvarově odpovídá příslušnému drážkovému otvoru (1) v hlavě šroubu, přičemž tento hrot (4) hlavy šroubováku nebo upevňovacího nástroje má vymezený tvar a určitý počet žeber (5), obojí podle příslušného počtu výstupků (2) zmíněného drážkového otvoru (1) v hlavě šroubu.

4. Systém pro přidržování a upevňování šroubů podle předchozích nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že děrovadlo/razidlo pro tvarování otvoru na zmíněné hlavě šroubu má vymezený tvar pro aplikaci razidla pro proces tvarování za studená.