-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubendrehereinsatz nach
Oberbegriff des Hauptanspruchs.
-
Derartige
Schraubendrehereinsätze
werden als Bits bezeichnet und sind aus dem täglichen Leben bekannt.
-
Sie
weisen ein Antriebsende mit Antriebsschaft auf, der in ein Futter
eines entsprechenden Antriebs hinein passt sowie ein Schraubendreherende
mit Schraubendreherspitze.
-
Die
Schraubendreherspitzen haben ein Querschnittsprofil, welches in
einen entsprechend profilierten Schraubenschlitz hinein passt.
-
Dazwischen
findet sich ein sogenannter Torsionsschaft, der dem Zweck dient,
die beim Schraubbetrieb zu übertragenden
Drehmomente vom Antriebsschaft auf die Schraubendreherspitze zu übertragen
und andererseits auch die dabei auftretenden Drehmomentspitzen abzufangen.
-
Dabei
verdrallt sich der Torsionsschaft zwischen dem Ende des Antriebsschafts
und dem Schraubendreherende entsprechend dem jeweilig vorliegenden
Drehmoment.
-
Üblicherweise
sind die zur Torsion ausgelegten Torsionsschäfte so bemessen, dass ausschließlich eine
elastische Verformung stattfindet und jede noch so geringe plastische
Verformung vermieden wird.
-
Den
bekannten Werkzeugeinsätzen
mit einem Torsionsschaft zwischen Antriebsende und Schraubendreherspitze
ist das Abfangen von Drehmomentspitzen gemeinsam.
-
Die
bei den Drehmomentspitzen auftretenden zusätzlichen Flankenkräfte auf
die Schraubendreherspitze begünstigen
jedoch auch den sogenannten Cam-out Effekt, dem nur durch eine entsprechend
hohe axiale Druckkraft auf den Schraubendrehereinsatz während der
Schraubrotation begegnet werden kann.
-
Die
insoweit notwendige Andruckkraft lässt sich aber oftmals nicht über den
gesamten Schraubweg aufrecht erhalten, zumal dann, wenn eine Vielzahl
von Schrauben und nicht nur einzelne Schrauben mit Hilfe eines derartigen
Werkzeugeinsatzes einzuschrauben sind.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten Werkzeugeinsatz
so weiter zu bilden, dass der Cam-out Effekt als Folge von auftretenden
unvermeidbaren Drehmomentspitzen deutlich verringert wird.
-
Diese
Aufgabe löst
die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
-
Aus
der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich der Torsionsschaft
bei auftretenden Drehmomentspitzen entlang der helixförmigen Drillzone so
verformen kann, dass er in mikroskopisch kleinem Umfang schlagartig
auch länger
bzw. kürzer
wird.
-
Die
auf den Schraubendrehereinsatz wirkende Axialkraft durch Anpressen
des Akkuschraubers, Werkzeughalters oder dergleichen wird daher
im Zeitbereich von Bruchteilen von Sekunden verstärkt, sobald
eine Torsionsmomentspitze auftritt.
-
Durch
die Andruckverstärkung,
die lediglich in Bruchteilen von Sekunden erfolgt, wird allerdings im
entscheidenden Moment die Schraubendreherspitze verstärkt in den
Schraubendreherschlitz gepresst und auf diese Weise der Cam-out Effekt deutlich
verringert.
-
Dabei
kommt es insbesondere auf die Kombination der helixförmigen Drillzone
in Verbindung mit einem elastisch tordierenden Schaft an, weil nur
auf diese Weise eine Verlängerung
des Schafts bei den möglichen
Drehmomentspitzen erfolgen kann.
-
Infolge
der Dimensionierung der helixförmigen
Drillzone so, dass üblicherweise
die mit einem derartigen Schraubendrehereinsatz auftretenden Drehmomente
lediglich zu einer torsionselastischen Verformung führen, stellt
sich der Schraubendrehereinsatz mit Abschalten der Maschine in seine
Ausgangsposition zurück.
-
Von
wesentlicher Bedeutung ist deshalb die Tatsache, dass die helixförmige Drillzone
torsionsweicher ist als der Rest des Torsionsschafts außerhalb
der helixförmigen
Drillzone.
-
Die
Drillzone kann beispielsweise aus einer nicht gehärteten spiralig
umlaufenden Zone des Torsionsschafts bestehen.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Aussparung am Torsionsschaft, die bevorzugt
zu ihrem Boden konkav ausgerundet ist.
-
Dabei
kann die Drillzone zumindest ein Mal oder mehrfach vollständig um
den Torsionsschaft herum geführt
sein.
-
Die
Anzahl der Windungen bestimmt nämlich die
axiale Verlängerung,
die der Torsionsschaft bei den auftretenden Drehmomentspitzen erfährt.
-
Um
darüber
hinaus durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
keine zusätzlichen
Spannungsspitzen entstehen zu lassen, wird vorgeschlagen, dass die
helixförmige
Drillzone an ihren beiden Enden jeweils in einer Normalebene ausläuft.
-
Eine
derartige Normalebene steht senkrecht zur Längsachse des Schraubendrehereinsatzes
und ist bevorzugt an den beiden Enden des Torsionsschafts vorgesehen.
-
Zusätzlich kann
vorgesehen sein, dass die Tiefe der Aussparung zum Ende/zu ihren
beiden Enden jeweils abnimmt bzw. zunimmt.
-
Die
optimale Form kann insbesondere auch durch Versuch ermittelt werden.
-
Zusätzlich kann
die Windungsrichtung der Drillzone S- oder Z-förmig verlaufen.
-
Die
Windungsrichtung gibt damit vor, in welcher Drehrichtung der Schraubendrehereinsatz
den erfindungsgemäßen Effekt
bietet.
-
Im
Fall eines Z-förmigen
Verlaufs der Drillzone tritt der Effekt bei Drehung im Uhrzeigersinn
auf.
-
Im
Falle einer S-förmigen
Drillzone bei Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
-
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit S-förmiger
Drillzone;
-
2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Z-förmiger
Drillzone;
-
3 Details
zur Ausgestaltung der Drillzone.
-
Sofern
im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung
stets für
alle Figuren.
-
Die
Figuren zeigen einen Schraubendrehereinsatz 1.
-
Der
Schraubendrehereinsatz 1 verfügt über ein Antriebsende 2,
ein Schraubendreherende 4 und einem dazwischen angeordneten
Torsionsschaft 6.
-
Das
Antriebsende 2 weist – hier – einen
polygonalen Antriebsschaft 3 auf, mit dessen Hilfe der Schraubendrehereinsatz
in ein entsprechendes Werkzeugfutter eingesetzt werden kann.
-
Durch
Drehantrieb des Futters wird der Schraubendrehereinsatz 1 in
eine vorbestimmte Richtung gedreht.
-
Üblicherweise
sind derartige Schraubendrehereinsätze grundsätzlich für beide Drehrichtungen geeignet
und verwendbar.
-
Die
handelsüblichen
Schraubendrehereinsätze
verfügen
daher nicht über
eine bevorzugte Drehrichtung.
-
Bei
den Schraubendrehereinsätzen
nach vorliegender Erfindung gelten allerdings andere Überlegungen.
-
Wesentlich
ist insoweit, dass an dem Torsionsschaft 6 eine sich sowohl
in der Längsrichtung 7 als
auch in der Umfangsrichtung 8 um den Torsionsschaft 6 herumwindende
helixförmige
Drillzone 9 vorgesehen ist, in welcher der Torsionsschaft 6 torsionsweicher
ist als außerhalb
der Drillzone 9.
-
Wie
hierzu die Figuren zeigen, besteht die Drillzone aus einer im Durchmesser
kleineren Kernzone des Torsionsschafts 6.
-
Außerhalb
der Drillzone 9 weist der Torsionsschaft 6 folglich
einen größeren Außendurchmesser auf,
was zur Folge hat, dass er dort eine kleinere infinitesimale Torsion
erfährt
als in der Drillzone 9.
-
Infolge
der Tatsache, dass die Drillzone 9 einerseits helixförmig und
die durchmessergrößeren Bereiche
des Torsionsschafts 6 ebenfalls helixförmig ausgebildet sind, kann
es bei der Torsion des Torsionsschafts 6 abhängig von
der jeweiligen Drehrichtung am Antriebsende 2 zu einer
infinitesimalen Verlängerung
des Torsionsschafts 6 kommen.
-
Insbesondere
bei den zu erwartenden Drehmomentspitzen, deren Zeitablauf im 1/10,
1/100 oder Millisekundenbereich liegt, verlängert sich unter der richtig
gewählten
Drehrichtung der Torsionsschaft 6 dann geringfügig, wobei
dieser Effekt auch nur im 1/10, 1/100 oder Millisekundenbereich
stattfindet.
-
Die
z. B. mittels eines Akkuschraubers aufgebrachte Axialkraft auf den
Schraubendrehereinsatz 1 wird daher durch die entsprechende
Axialverlängerung
des Torsionsschafts 6 im 1/10, 1/100 oder Millisekundenbereich
verstärkt,
so dass die Schraubendreherspitze 5 entsprechend stärker in
den Schlitz der einzudrehenden oder auszudrehenden Schraube eingepresst
wird.
-
Infolge
der Massenträgheiten
des Antriebswerkzeugs und des Handwerkers erfolgt die Andruckverstärkung der
Schraubendreherspitze 5 in den zugeordneten Schraubendreherschlitz
und ist praktisch ohne merkbare Auswirkung auf das Antriebswerkzeug
und die dort aufgebrachten Anpresskräfte.
-
Es
ist also gerade der zusätzliche
Anpresseffekt im 1/10, 1/100 oder Millisekundenbereich, der die Erfindung
auszeichnet, so dass auf diese Weise dem unerwünschten Cam-out Effekt bei den zwangsläufig auftretenden
Drehmomentspitzen entgegengewirkt wird.
-
Die
Drillzone 9 kann um den Torsionsschaft 6 zumindest
einmal vollständig
herumlaufen.
-
Wie
insbesondere die Figuren auch zeigen, kann es empfehlenswert sein,
die Drillzone 9 an ihren Enden bezüglich der Längsachse 16 in Normalebenen 10 auslaufen
zu lassen.
-
Bei
den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist darüber
hinaus die Drillzone 9 als eine Aussparung 11 mit
konkav ausgerundeten Profilquerschnitt ausgeführt.
-
Die
konkave Ausrundung sorgt in jedem Fall für die Vermeidung von unnötigen Spannungspitzen im
Material, so dass ein derartiger Schraubendrehereinsatz auch bei
geringem Querschnitt der Drillzone 9 stets im elastischen
Bereich betrieben werden kann.
-
Ferner
zeigen die Figuren Aussparungen 11, deren Tiefe 12 in
Richtung zu den jeweiligen Enden abnimmt, insbesondere auf NULL
ausläuft.
-
Auch
diese Maßnahme
dient der Vermeidung unnötiger
Spannungen im Werkstück
und fördert
den Gedanken nach kleinen Schaftdurchmessern im Bereich der Drillzone 9.
-
Ein
Vergleich der 1 und 2 zeigt
darüber
hinaus, dass die Windungsrichtung der Drillzone 9 einmal
S-förmig 13 und
im Gegensatz der dazu auch Z-förmig 14 sein
kann.
-
Im
Falle der 2 handelt es sich um eine Z-förmige Drillzone 9,
bei welcher erwartet werden kann, dass der erfindungsgemäße Verlängerungseffekt
im Bereich des Torsionsschafts 6 bei Drehung des Schraubendrehereinsatzes
im Uhrzeigersinn stattfindet.
-
Im
Gegensatz hierzu zeigt 1 ein Ausführungsbeispiel mit S-förmiger Drillzone 9.
-
In
entsprechender Anwendung zu oben gesagtem wäre ein derartiger Schraubendrehereinsatz entweder
für Linksgewinde
oder zum Ausdrehen festsitzender Schrauben mit Rechtsgewinde besonders
geeignet.
-
Weiterhin
zeigen die Figuren eine Ausführungsform
bei welcher der Torsionsschaft 6 von geradzylinderförmiger Gestalt
ist und einen geringeren Querschnitt als der Antriebsschaft 3 hat.
-
Es
hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass eine derartige Dimensionierung
für einen Schraubendrehereinsatz
vollkommen ausreichend ist, da er aufgrund des schlanken Torsionsschafts 6 einfach
aus dem Einspannfutter herausgezo gen werden kann und insbesondere
auch torsionsweich genug ist, um die auftretenden Torsionsmomentspitzen zu überstehen.
-
Unter
Berücksichtigung
des Spannungszustandes am Torsionsschaft 6 wird darüber hinaus
vorgeschlagen, dass der Steigungswinkel 15 etwa 45° in der Drillzone 9 beträgt.
-
Darüber hinaus
kann der Steigungswinkel 15 aber auch in einer Richtung
oder, ausgehend von der Mitte des Torsionsschafts 6 in
beiden Richtungen zu- oder abnehmen, um den erfindungsgemäßen Druckverstärkungseffekt
im 1/10, 1/100 oder Millisekundenbereich zu bewirken.
-
Da
darüber
hinaus das Antriebsende in Form eines genormten regelmäßigen Polygons
ausgebildet ist, wie bei dem gezeigten Ausführungsbeispielen, können derartige
Schraubendrehereinsätze
in handelsübliche
Einspannfutter eingesetzt werden, da auch diese entsprechend genormt
sind.
-
- 1
- Schraubendrehereinsatz
- 2
- Antriebsende
- 3
- Antriebsschaft
- 4
- Schraubendreherende
- 5
- Schraubendreherspitze
- 6
- Torsionsschaft
- 7
- Längsrichtung
- 8
- Umfangsrichtung
- 9
- Drillzone
- 10
- Normalebene
- 11
- Aussparung
- 12
- Tiefe
von 11
- 13
- S-Zone
- 14
- Z-Zone
- 15
- Steigungswinkel
- 16
- Längsachse