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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, Werkzeug sowie Werkzeugsatz mit
mehreren Werkzeugen zum Ausdrehen eines abgebrochenen Schraubenschafts
nach dem Oberbegriff der Ansprüche
1 bzw. 9 bzw. 17. Derartige Verfahren, Werkzeuge und Werkzeugsätze dienen
dem Zweck, einen abgebrochenen Schraubenschaft so herzurichten,
dass er aus seinem Schraubenloch herausgedreht werden kann. Zum
Abbruch oder Abreißen
eines Schraubenschaftes kommt es auf allen Gebieten der Technik aus
verschiedenen Gründen,
aber insbesondere dann, wenn bruchfeste Schrauben unter erhebliche Zugspannungen
kommen, wie dies in Folge von Wärmedehnungen
im Motorenbau der Fall sein kann. Wenn eine derartige Schraube gerissen
ist und nicht weit genug aus ihrem Schraubloch herausragt, muss der
Rest der Schraube, d.h. der abgebrochene Schraubenschaft in zeitaufwendiger
Handarbeit aus dem Schraubenloch entfernt werden. Dabei ist in vielen
Fällen
die Einbausituation insbesondere durch beengte Platzverhältnisse
sehr erschwerend. Diese Schwierigkeiten werden noch dadurch erhöht, dass bei üblichen
Verfahren, Werkzeugen und Werkzeugsätzen, in den abgebrochenen
Schraubenschaft, in dieser Anmeldung als „Stehbolzen" bezeichnet, ein Kernloch
gebohrt werden muss, dass jedoch zur Einbringung eines Ausdrehwerkzeuges
in das Kernloch das Matarial des Stehbolzens seitlich verdrängt werden
muss und hierdurch sehr hohe Kraft- und Reibungskräfte zwischen
dem Stehbolzen und seinem Schraubenloch bzw. Schraubengewinde entstehen.
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Die
Situation ist also so, dass eine Schraube, die in einen Gegenstand
eingebracht ist, z. B. zur Verbindung von zwei Gegenständen, eines
Gehäuses
und eines Deckels u.s.w. so abbricht, dass die Bruchfläche innerhalb
des Werkstücks
liegt. In diesem Falle kann an das abgebrochene Ende der Schraube
kein Werkzeug angesetzt werden, um die notwendige Drehbewegung zum
Ausdrehen des Stehbolzens mit der dazu notwendigen Kraft auszuführen. Es
ist nun bekannt, hierzu eine Axialbohrung (Kernloch) in den Stehbolzen
einzubringen. Diese Axialbohrung muß möglichst genau zentriert swein. In
diese Axialbohrung wird sodann ein Ausdrehwerkzeug eingeführt, das
als Mehrkant ausgebildet ist und das bei Einführen in die Axialbohrung das
Material des Stehbolzens seitlich verdrängt, um einen Formschluß in Umfangsrichtung
zu erzeugen. Die dadurch entstehenden sehr hohen Radialkräfte, die
der Stehbolzen in seiner Schraubenbohrung ausübt, führen zu hohen Reibkräften machen
sehr häufig
und gerade bei beengten Verhältnissen
das Ausdrehen unmöglich
bzw. führen
zum Ausarbeiten der Axialbohrung mit dem negativen Ergebnis, dass
die Axialbohrung größer und
damit der Mitnahmeeffekt des Ausdrehwerkzeuges gegenüber dem
Stehbolzen geringer wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Werkzeug und ein Werkzeugsatz
zum Ausdrehen abgebrochener Schrauben, Gewindebolzen, Gewindestangen
aus einem Werkstück
bereit zu stellen, welche unter allen Bedingungen und auch bei beengten
Raumverhältnissen
anwendbar sind und mit welchen so große Drehkräfte in das abgebrochene Schraubenende
aufgebracht werden können,
dass auch eingerostete und durch Korussion „festgebackene" Schraubenstümpfe sicher,
einfach und schnell ausgedreht und aus dem Schraubloch entfernt
werden können.
Die Erfindung nach den Ansprüchen
1, 9, 17 wendet sich von der bisherigen Vorstellung ab, dass das
Ausdrehen, d. h. die Aufbringung des Drehmoments durch in Umfangsrichtung
wirkenden Kräfte
erfolgen müsse.
Gemeinsam ist sämtlichen
Ausführungsformen,
dass ein Formschluss nicht in Umfangsrichtung, sondern in Axialrichtung
zwischen dem Stehbolzen und dem Ausdrehwerkzeug hergestellt wird,
unter Verwendung eines Gewindes, dessen Steigung der Steigung des Schraubgewindes
entgegengesetzt ist (Werkzeuggewinde).
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Dieser
axiale Formschluss kann dadurch erzielt werden, dass das Werkzeuggewinde
an dem Ausdrehwerkzeug auf dem zylindrischen Mantel des Ausdrehwerkzeuges
ausläuft,
bevor das Ausdrehwerkzeug mit seinem Greifkopf in der Kernbohrung verschwindet.
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Umgekehrt
kann das Werkzeuggewinde in dem Kernloch nur über einen Teil der axialen
Länge eingeschnitten
werden, so dass das Gewinde auf dem zylindrischen innenumfang der
Kernbohrung ausläuft.
In diesem Falle wird das Ausdrehwerkzeug soweit eingeschraubt, bis
es axial vor den auslaufenden Gewindegang stößt (Anspruch 2).
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In
einer weiteren Ausführung
kann das Kernloch als Sackloch ausgeführt werden, so dass beim Einschrauben
des Ausdrehwerkzeuges dessen Spitze axial in formschlüssige Anlage
an den Grund des Sacklochs gerät
(Anspruch 3). Bei der Ausführung nach
Anspruch 2 und Anspruch 3 ist vorteilhaft, dass das Ausdrehwerkzeug
ein einfacher Zylinderstift sein kann, in den lediglich von einem Ende
her das Werkzeuggewinde eingebracht wird und der daher zum Einsatz
in das Bohrfutter einer Handbohrmaschine geeignet ist.
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Besonders
hohe Ausdrehkräfte
lassen sich in der Ausführung
des Verfahrens nach Anspruch 4 und des Werkzeugs nach Anspruch 10
erzielen. Dabei erhält
das Ausdrehwerkzeug zwischen seinem Werkzeuggewinde und seinem Greifende
einen Anschlagbund, der zur Anlage an das abgebrochene Ende des
Schraubenschaftes (Stehbolzen) geeignet ist. Voraussetzung hierfür ist, dass
der Durchmesser des Bundes kleiner ist als der Innendruchmesser
des Schraubloches, in welchem der abgebrochene Schraubenschaft steckt.
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Bei
der Ausführung
nach Anspruch 5 besteht wiederum der Vorteil, dass das Ausdrehwerkzeug
als Zylinderstift ausgebildet sein kann, der in das Bohrfutter einer
Handbohrmaschine einspannbar ist. Der Anschlagbund wird dann durch
eine Anschlagmutter gebildet, die auf den Zylinderstift aufschraubbar
ist. Dabei kann das Werkzeuggewinde des Ausdrehwerkzeuges auf dem
Außenumfang
des Zylinderstiftes auslaufen und die Anschlagmutter ein dem Werkzeuggewinde
konformes Gewinde besitzen, so dass sie über das Werkzeuggewinde des
Ausdrehwerkzeuges bis an den Anschlag des auslaufenden Gewindes
aufgedreht werden kann (Anspruch 6). Bei dieser Ausführung kann
das Ausdrehwerkzeug auch ohne zuvor aufgeschraubte Anschlagmutter
verwandt werden, wenn in dem Schraubloch des Stehbolzens genügend Tiefe
zur Verfügung
steht, damit das Ausdrehwerkzeug bis zu seinem Gewindeanschlag in
das Werkzeuggewinde der Kernbohrung eingedreht werden kann (vgl.
Anschlag 2).
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Grundsätzlich ist
vorteilhaft, wenn das Schraubenloch, in welchem der abgebrochene Schraubenschaft
sitzt, eine genügende
Tiefe besitzt, damit das Ausdrehwerkzeug durch den Schraubenschaft
hindurch bis vor den Anschlag gedreht werden kann. Dies ist jedoch
nicht immer der Fall bzw. nicht immer feststellbar. Die Ausführung nach
Anspruch 7 und Anspruch 8 für
das Verfahren bzw. nach Anspruch 15 bis 17 für das Ausdrehwerkzeug vermeiden
daraus entstehende Nachteile dadurch, das die axiale Position des
Anschlagbundes auf dem Ausdrehwerkzeug einstellbar ist, in dem die
Anschlagmutter mehr oder weniger weit aufgeschraubt wird. Derselbe
Vorteil wird in der Ausführung
nach Anspruch 5 bzw. 6 erzielt, wenn die Anschlagmutter nicht bis
auf das auslaufende Gewinde eingeschraubt wird.
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Das
Greifende des Ausdrehwerkzeuges kann als Schraubenkopf, also z.
S. als Sechskant ausgebildet sein. In diesem Falle wird das Ausdrehwerkzeug
mit einem normalen Schraubenschlüssel oder
Steckschlüssel
betätigt.
Das Greifende kann jedoch auch als Vielkant ausgebildet sein, dessen
Hüllkreis
nicht größer ist
als der Umfang des übrigen
Zylinderstiftes. In diesem Falle kann nicht nur ein normaler Schraubschlüssel oder
Steckschlüssel,
sondern insbesondere auch das Bohrfutter einer Handbohrmaschine
zum Greifen des Ausdrehwerkzeuges benutzt werden. Es sei darauf
hingewiesen, dass auch Gewindeschneideisen als Greifwerkzeuge geeignet
sind, wenn große
Kräfte
aufgebracht werden sollen.
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Der
Werkzeugsatz nach Anspruch 18 hat den Vorteil, dass hiermit sämtliche
erforderlichen Werkzeuge bereit gestellt werden, die zum Ausdrehen
eines Stehbolzens erforderlich sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn
dem Werkzeugsatz auch ein Zentrierwerkzeug beigegeben wird, durch
welches die Zentrierung der Kernbohrung möglich ist bzw. erleichtert
wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die in den Figuren gezeigt sind.
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Das
Verfahren umfasst folgende Arbeitsschritte, welche anhand der 1-5 geschildert werden.
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In
einem schematisch angedeuteten Werkstück 1 steckt der Schaft
einer abgebrochenen Schraube (Stehbolzen) 2 und zwar derart,
dass das Ende 4 der abgebrochenen Schraube nicht aus dem Schraubloch 3 herausragt.
Es sei jedoch betont, dass Verfahren und Vorrichtung nach dieser
Erfindung nicht darauf beschränkt
sind, dass die Schraube in dem Schraubloch steckt. Vielmehr ist
das Verfahren und ist die Vorrichtung auch dann mit Vorteil anzuwenden,
wenn das abgebrochene Ende der Schraube aus dem Schraubloch herausragt.
In dem dargestellten Fall ist jedoch ersichtlich, dass keine Möglichkeit
existiert, mit einem konventionellen Werkzeug, z. B. einer Zange
von außen
den Schraubenschaft zu umfassen.
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Daher
wird zunächst
ein zentrisches Kernloch auf der Schraubenachse in den Stehbolzen 2 gebohrt.
Die abgebrochene Schraube wird dazu zentrisch, mit kleinerem Durchmesser
durchbohrt. Bei der Wahl des Kernlochdurchmessers ist darauf zu achten,
dass die Bohrung und das anschießende Gewindeschneiden keinesfalls
das eigentliche Außengewinde
der Schraube zerstören
oder schwächen darf.
Die Festigkeit des ursprünglichen
Schraubgewindes darf nicht herabgesetzt werden. Sei der Durchbohrung
des abgebrochenen Schraubenschafts werden die vorherrschenden Spannungen, die
die vermutliche Ursache für
das Abbrechen der meisten Schrauben sind, gelöst. Das Bohren des Kernlochs
ist in 2A dargestellt. 2B zeigt
dabei ein Verfahren zur Zentrierung des Kernbohrers 5. Es
wird eine Zentrierdüse 12 in
das Bohrloch gesteckt. Diese Zentrierdüse 12 hat an ihrem
Vorderende eine konische Zuspitzung, mit welcher sie in das Schraubloch 3 gesteckt
wird. Die Zentrierdüse 12 besitzt
ein zentrisches Loch, durch welches sodann der Bohrer 5 mit
großer
Präzision
geführt
wird.
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3 zeigt
sodann, dass mittels eines Gewindebohrers 6 und einem hier
nicht dargestellten Gewindeschneideisen ein Gewinde in die zuvor
eingebrachte Kernbohrung geschnitten wird. Dieses in dieser Anmeldung
so genannte Werkzeuggewinde wird grundsätzlich gegenläufig zu
dem Schraubgewinde der abgebrochenen Schraube 2 ausgewählt. Das
Werkzeuggewinde wird mit einem handelsüblichen Gewindebohrer geschnitten.
Die Gewindegröße ist entsprechend
kleiner als die der abgebrochenen Schraube und ist der Kernbohrung
angepasst. Nach dem Gewindeschneiden ist Sorge dafür zu tragen,
dass sich keine Späne
oder sonstige Bearbeitungsreste in der Schraube und im Werkstück befinden.
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In 4A ist
ein Ausdrehwerkzeug dargestellt. Es hat die Form einer Schraube
mit einem Sechskantkopf 11 als Greifende, einem Anschlagbund 10,
einer Quetschnut 9 und dem Werkzeuggewinde 8.
Das Werkzeuggewinde 8 ist dem zuvor in die Kernbohrung
eingebrachten Werkzeuggewinde angepasst und damit hinsichtlich Steigung
und Größe konform.
Das Werkzeuggewinde 8 erstreckt sich etwa bis in den mittleren
Längsbereich
der Schraube und endet in einer Quetschnut 9, welche einen
kleineren Durchmesser als das Gewinde hat. Die Quetschnut 9 wird
begrenzt durch die Stirnseite des Anschlagbundes 10. Der
Außendurchmesser
des Anschlagbundes 10 ist größer als der Hüllkreisdurchmesser
der Werkzeuggewindes 8, jedoch kleiner als das Schraubloch 3,
in welchem der Stehbolzen 2 steckt. In 4B ist
dargestellt, dass das Ausdrehwerkzeug in die Kernbohrung des Stehbolzens
hineingedreht wird. Dabei wird der Anschlagbund 10 mit seiner
Stirnseite gegen die abgebrochene Stirnfläche 4 des Stehbolzens
geschraubt und geht somit in axialer Richtung eine formschlüssige Verbindung
mit dieser ein. Dadurch wird die Drehbewegung des Ausdrehwerkzeuges
auf den abgebrochenen Schraubenrest, den Stehbolzen übertragen.
Aufgrund der gegenläufigen
Gewinderichtung dreht sich die abgebrochene Schraube bei gleichbleibender
Drehbewegung aus dem Schraubloch 3 heraus. Die in 4B nicht
dargestellte Quetschnut 9 dient dem Zweck, Platz zu geben
für ausweichendes
oder abbrechendes Material aus der Stirnfläche 4 des Stehbolzens 2, das
andernfalls zu Verklemmungen führen
könnte. 5A zeigt
eine andere Ausführung
des Ausdrehwerkzeugs und eine anderen Ausgestaltung des Verfahrens.
Hier wird der Stehbolzen 2 ebenfalls mit einer zentrischen
Kernbohrung versehen, die jedoch als Sackloch ausgeführt wird.
Dementsprechend verkürzt
ist auch das Werkzeuggewinde ausgeführt. Das Ausdrehwerkzeug ist
in diesem Falle als Zylinderstift ausgeführt, der in seinem mittlerem
Bereich ebenfalls mit einem dem Werkzeuggewinde entsprechenden Werkzeuggewinde
versehen ist. An seiner vorderen Stirnseite besitzt dieses Ausdrehwerkzeug
einen Stössel 13,
mit dem das Ausdrehwerkzeug beim Eindrehen in die Kernbohrung gegen
den Grund des Sacklochs fährt.
Hierdurch entsteht ein Formschluss in axialer Richtung, der es erlaubt,
durch Weiterdrehen den Stehbolzen 2 aus dem Schraubloch 3 herauszudrehen.
Das Greifende 11 ist in diesem Falle als Vielkant ausgeführt, dessen
Hüllkreis
etwas kleiner ist als der Hüllkreis
des Werkzeuggewindes im mittleren Bereich des Ausdrehwerkzeuges.
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Es
ist jedoch auch möglich,
in diesem Falle zwischen dem Greifende 11 und dem Werkzeuggewinde 8 einen
Anschlagbund 10 vorzusehen. Mit diesem Anschlagbund kann
das Ausdrehwerkzeug 7 auch für den Fall benutzt werden,
daß – entgegen
der hier gemachten Annahme – die
Kernbohrung und das Werkzeuggewinde in der Kernbohrung axial tief
genug ausgedreht worden sind. Es wird sodann das Ausdrehwerkzeug – wie zuvor
beschrieben – mit
dem Anschlagbund 10 gegen die Bruchfläche 4 des Stehbolzens
gedreht.
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In 5B ist
eine Verfahrensvariante dargestellt, bei der ebenfalls das Ausdrehwerkzeug
nach 5A benutzt wird. Sei dieser Verfahrensvariante ist
die Kernlochbohrung durch den gesamten Stehbolzen 2 hindurchgeführt. Das
Werkzeuggewinde ist in diese Kernlochbohrung jedoch nur bis zu einer
begrenzten Länge
ausgeführt,
die kürzer
ist als die Werkzeuggewinde-Länge 8 des
Ausdrehwerkzeuges 7. Dadurch schlägt beim Eindrehen das Werkzeuggewinde 8 des
Ausdrehwerkzeuges gegen den auslaufenden Gewindegang des Werkzeuggewindes
in der Kernlochbohrung und übt
hierdurch die erforderliche formschlüssige Axialkraft auf den Stehbolzen 2 aus.
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Bei
der Ausführung
nach 6A und 6B wird
als Anschlagbund 10 eine Mutter verwandt.
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In
der Ausführung
nach 6A wird die Mutter auf das Werkzeuggewinde 8 des
Ausdrehwerkzeuges 7 geschraubt, bis sie an einen Anschlag 14 stößt, weicher
zwischen dem Greifende 11 und dem Werkzeuggewinde 8 angebracht
ist. Dabei besitzt die Mutter 10 ein Gewinde, welches mit
dem Werkzeuggewinde 8 konform ist. Es sei erwähnt, dass
bei dieser Ausführung
nach 6A die Eintauchtiefe des Werkzeuggewindes 8 in
den Stehbolzen dadurch vermindert werden kann, dass die Anschlagmutter weniger
weit auf das Werkzeuggewinde gedreht wird. Zwischen Anschlagmutter 10 und
Anschlag 14 können
ein oder mehrere Distanzringe (hier nicht dargestellt) gelegt werden.
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Bei
der Ausführung
nach 6B ist das Ausdrehwerkzeug 7 an seiner
einen Seite mit dem Werkzeuggewinde 8 versehen, weiches
bis in etwa den axial mittleren Bereich des Ausdrehwerkzeuges 7 reicht.
Von der anderen Seite her ist ein Haltegewinde 15 in das
Ausdrehwerkzeug 7 geschnitten. Daher ist der Greifkopf 11 so
gestaltet, dass sein Hüllkreis kleiner
ist als der Innendurchmesser/innere Hüllkreis des Haltegewindes 15.
Die Mutter besitzt eine Anschlaghülse 16, deren Außendurchmesser
kleiner ist als der Innendurchmesser des Schraublochs 3.
Die Mutter 10 wird soweit auf das Haltegewinde 15 gedreht,
dass die Anschlaghülse 16 bei
genügend
weit eingedrehtem Ausdrehwerkzeug 7 gegen die Bruchfläche 4 des
Stehbolzens 2 stößt und bei
Weiterdrehen die erforderliche Axialkraft ausübt. Gegebenenfalls kann von
dem Greifende her eine Gegenmutter gegen die Mutter 10 gedreht
werden, um ein Mitdrehen der Anschlagmutter zu vermeiden. Diese
Ausführung
hat den Vorteil, dass das Ausdrehwerkzeug für Stehbolzen unterschiedlicher
Länge verwandt werden
kann. Denn die Eintauchtiefe, mit der das Werkzeuggewinde 8 in
den Stehbolzen 2 eingeschraubt wird hängt davon ab, wie weit die
Anschlagmutter 10 auf das Haltegewinde 15 aufgeschraubt wird.
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7 zeigt
einen Werkzeugsatz zum Ausdrehen einer Stehbolzens. Dieser Werkzeugsatz stellt
eine Gebrauchseinheit dar und kann auch weitere Werkzeuge enthalten.
Der Werkzeugsatz enthält einen
Kernlochbohrer 5, einen Gewindebohrer 6 und ein
Ausdrehwerkzeug 7 in einer der Formen, die zuvor beschrieben
worden sind. Für
Stehbolzen unterschiedlicher Größe werden
Kernlochbohrer, Gewindebohrer und Ausdrehwerkzeug in entsprechender Größe zu Werkzeugsätzen zusammengefaßt. Wichtig
bei der Auswahl der Kernlochbohrer – Größe ist, daß durch das Kernloch das Gewinde
des Stehbolzens nicht zerstört
oder wesentlich geschwächt
wird.
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Wichtig
bei der Auswahl des Gewindebohrers für das Werkzeuggewinde ist,
daß dieses
immer gegenläufig
zu dem Schraubgewinde der abgebrochenen Schraube, des Stehbolzens
ist. Ist das Gewinde des Stehbolzens ein Rechtsgewinde, so muß das Werkzeuggewinde
ein Linksgewinde sein, und umgekehrt.
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Dem
Werkzeugsatz kann insbesondere noch ein Greifwerkzeug zum fassen
des Greifendes des Ausdrehwerkzeugs beigefügt sein wie z.B. ein üblicher
Schraubenschlüssel,
ein Steckschlüssel,
eine Knarre oder dergl. Wichtig ist, daß das Greifende des Ausdrehwerkzeuges
einen Vielkant aufweist, weicher zum Greifen mittels eines handelsüblichen Werkzeugs
gefaßt
werden kann.
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Weiter
kann der Werkzeugsatz Mittel zum Zentrieren der Kernlochbohrung
enthalten, wie z. B. eine Zentrierdüse 12.
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- 1
- Werkstück
- 2
- Abgebrochener
Schraubenschaft, abgebrochener Gewindebolzen, Stehbolzen
- 3
- Schraubloch
- 4
- Bruchfläche
- 5
- Kernlochbohrer
- 6
- Gewindeschneidwerkzeug
für Werkzeuggewinde
- 7
- Ausdrehwerkzeug
- 8
- Werkzeuggewinde
- 9
- Nut,
Quetschnut
- 10
- Anschlagbund,
Mutter, Anschlagmutter
- 11
- Greifkopf,
Greifende, Sechskant, Vielkant
- 12
- Zentrierdüse
- 13
- Stössel
- 14
- Anschlag,
Begrenzungsbund
- 15
- Haltegewinde
- 16
- Anschlaghülse