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Die Erfindung betrifft einen Kugelsperrbolzen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Montageeinrichtung gemäß Anspruch 6.
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Kugelsperrbolzen und Montageeinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Beispielsweise geht aus der
EP 1 707 826 A2 ein Kugelsperrbolzen hervor, der einen Schaft aufweist, in dem ein Axialkanal ausgebildet ist. Im Bereich eines ersten Endes des Schafts ist wenigstens eine Kugel in radialer Richtung verlagerbar angeordnet. Der Schaft weist mindestens eine Öffnung auf, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass die mindestens eine Kugel in einer Verriegelungsstellung bereichsweise aus der Öffnung über eine Umfangsfläche des Schafts übersteht. Dabei wird die Kugel jedoch sicher gehalten und kann nicht aus dem Schaft herausfallen. Der Kugelsperrbolzen weist außerdem einen Verdrängungsstift auf, der in dem Axialkanal verlagerbar geführt ist. Dabei ist die mindestens eine Kugel durch den Verdrängungsstift in ihre Verriegelungsstellung drängbar. Zugleich ist es möglich, den Verdrängungsstift in einer Axiallage anzuordnen, in der die mindestens eine Kugel in das innere des Schafts, insbesondere in den Bereich des Axialkanals zurückweichen kann, sodass sie nicht mehr über die Umfangsfläche des Schafts vorsteht. Typischerweise weist der Verdrängungsstift hierzu einen bezüglich seines Durchmessers verjüngten Bereich auf, sodass hier – in Umfangsrichtung des Verdrängungsstifts gesehen – eine im Wesentlichen ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist, in welche die mindestens eine Kugel zurückweichen kann. Axiale Begrenzungsflächen der Ausnehmung sind bevorzugt als konische Anlaufflächen ausgebildet, mithilfe derer die Kugel in ihre Verriegelungsstellung drängbar ist, wenn der Verdrängungsstift verlagert wird. Es ist bekannt, einen solchen Kugelsperrbolzen zusammen mit einer entsprechenden Kugelsperrbuchse als Montageeinrichtung zu verwenden. Generell wird ein Kugelsperrbolzen dazu verwendet, Bauteile schnell lösbar radial relativ zueinander festzulegen, indem der Kugelsperrbolzen in miteinander fluchtende Ausnehmungen der Bauteile eingeführt und dort fixiert wird. In axialer Richtung werden die Bauteile dabei allerdings nicht oder lediglich lose durch eine Verblockung mit dem Griff des Kugelsperrbolzens fixiert.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kugelsperrbolzen und eine Montageeinrichtung zu schaffen, welche neben der radialen auch eine axiale Festlegung von Bauteilen relativ zueinander erlauben.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Kugelsperrbolzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass der Kugelsperrbolzen an dem Schaft einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde aufweist, wobei eine Arretierungshülse mit einem Innengewinde vorgesehen ist, und wobei das Innengewinde der Arretierungshülse mit dem Außengewinde des Gewindeabschnitts kämmt. Hierdurch ist die Arretierungshülse durch Drehung relativ zu dem Schaft – in axialer Richtung gesehen – verlagerbar, wobei mithilfe des Kugelsperrbolzens in bekannter Weise radial fixierte Bauteile durch die Arretierungshülse zusätzlich axial fixiert werden können. Hierzu wird die Arretierungshülse quasi auf die Bauteile aufgeschraubt, um diese zu verspannen. Der erfindungsgemäße Kugelsperrbolzen zeichnet dadurch aus, dass die Arretierungshülse eine Einfädeltülle aufweist. Diese Ausbildung dient einer leichteren Einführung eines Bereichs der Arretierungshülse in eine Öffnung zumindest des dieser am nächsten angeordneten Bauteils. Gegebenenfalls ist es möglich, dass die Arretierungshülse mit der Einfädeltülle auch in einer Ausnehmung mindestens eines weiteren Bauteils hineinragt. Die Arretierungshülse erhält so einen besonders guten radialen Halt. Bevorzugt weist die Einfädeltülle mindestens eine konische Auflagefläche auf. Diese dient vorzugsweise einer Zentrierung der Einfädeltülle und damit auch der Arretierungshülse. Dies verbessert die axiale Spannwirkung der Arretierungshülse und erhöht deren radialen Halt.
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Es wird ein Kugelsperrbolzen bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass an einem zweiten Ende des Schafts ein Griffkopf angeordnet ist. Dabei ist das zweite Ende vorzugsweise dem ersten Ende – in axialer Richtung gesehen – gegenüberliegend angeordnet. Der Griffkopf dient einer leichteren Handhabung des Kugelsperrbolzens, sodass dieser insbesondere leichter gegriffen werden kann. Vorzugsweise ist der Griffkopf tulpenförmig ausgebildet.
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Es wird auch ein Kugelsperrbolzen bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der Gewindeabschnitt an einer Gewindebuchse vorgesehen ist. Diese ist an dem Schaft befestigt. Vorzugsweise ist sie auf diesen aufgepresst, aufgeschrumpft oder aufgeschraubt. Es ist auch möglich, dass sie an diesen angelötet, angeschweißt oder angeklebt ist. Jedenfalls sind bei einem solchen Ausführungsbeispiel die Gewindebuchse und der Schaft als separate Elemente, insbesondere zweistückig, vorgesehen.
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Es wird auch ein Kugelsperrbolzen bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der Gewindeabschnitt mit dem Schaft einstückig ausgebildet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Gewindeabschnitt in den Schaft eingeschnitten ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass er in den Schaft eingeformt ist. Jedenfalls ist der Gewindeabschnitt bei diesen Ausführungsbeispielen nicht an einem separaten Element vorgesehen, und es bedarf daher keiner Gewindebuchse.
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Schließlich wird auch ein Kugelsperrbolzen bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass die Arretierungshülse einen radial vorspringenden Ringbund aufweist. Dies erleichtert dem Bediener ein Drehen der Arretierungshülse, weil bei gleicher Kraft ein größeres Drehmoment zur Verfügung steht. Insbesondere bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem keine Einfädeltülle vorgesehen ist, dient eine den zu verspannenden Bauteilen zugewandte Unterseite des Ringbundes zur Anlage der Arretierungshülse an einem dieser zugewandten Bauteil, sodass hierdurch die Verspannung der Bauteile und somit deren axiale Festlegung erreicht wird. Vorzugsweise weist der Ringbund an seiner Umfangsfläche zumindest bereichsweise eine Rändelung auf. Dies erleichtert die Handhabung der Arretierungshülse bei einer manuellen Betätigung.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Montageeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 geschaffen wird. Diese umfasst einen Kugelsperrbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, sowie eine Kugelsperrbuchse mit einer Ausnehmung. Diese erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung der Kugelsperrbuchse, und der Schaft des Kugelsperrbolzens ist in ihr zumindest im Bereich seines ersten Endes aufnehmbar. Dabei weist die Ausnehmung – in radialer Richtung gesehen – mindestens eine Erweiterung auf, in welche die mindestens eine Kugel des Kugelsperrbolzens verriegelnd eingreifen kann. Die mindestens eine Erweiterung ist besonders bevorzugt als Ringnut ausgebildet. Vorzugsweise wird die Kugelsperrbuchse in einem ersten, unteren Bauteil befestigt, und der Kugelsperrbolzen wird von einem zweiten, oberen Bauteil her in sie eingeführt. Gegebenenfalls sind zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil weitere Bauteile angeordnet. Durch Verriegelung des Kugelsperrbolzens in der Kugelsperrbuchse und Anziehen der Arretierungshülse werden die Bauteile relativ zueinander radial und axial festgelegt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Explosionsdarstellung im Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Montageeinrichtung;
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2 eine schematische Schnittdarstellung des mit zwei Bauteilen zusammenwirkenden Ausführungsbeispiels gemäß 1 im entspannten Zustand, und
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3 die Darstellung nach 2, jedoch im gespannten Zustand.
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1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung im Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Montageeinrichtung
1. Diese umfasst einen Kugelsperrbolzen
3 mit einem Schaft
5. Im Bereich eines ersten Endes
7 des Schafts
5 ist mindestens eine hier nicht dargestellte Kugel
7 vorgesehen, die in dem Schaft
5 radial verlagerbar angeordnet ist. Auch eine Öffnung, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass die mindestens eine Kugel in einer Verriegelungsstellung bereichsweise über die Öffnung heraus in eine Umfangsfläche des Schafts
5 übersteht, ist hier nicht dargestellt. Typischerweise sind zwei Kugeln vorgesehen, welche in der Verriegelungsstellung aus sich – in Umfangsrichtung gesehen – gegenüberliegenden Öffnungen über die Umfangfläche des Schafts
5 überstehen. Weiterhin nicht dargestellt ist ein Axialkanal, welcher den Schaft
5 zumindest bereichsweise durchsetzt, und in dem ein Verdrängungsstift – in axialer Richtung gesehen – verlagerbar geführt ist, wobei die mindestens eine Kugel durch den Verdrängungsstift in ihre Verriegelungsstellung drängbar ist. Bezüglich des grundlegenden Aufbaus und der Funktionsweise des Kugelsperrbolzens
3 wird auf die Lehre der
EP 1 707 826 A2 verwiesen.
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Der Kugelsperrbolzen 3 weist an dem Schaft 5 einen Gewindeabschnitt 9 mit einem Außengewinde 11 auf, wobei der Gewindeabschnitt 9 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Gewindebuchse 13 vorgesehen ist. Diese ist in zusammengesetztem Zustand an dem Schaft 5 befestigt, vorzugsweise auf diesen aufgepresst, aufgeschrumpft, aufgeschraubt, oder an diesen angelötet, angeschweißt oder angeklebt.
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Der Kugelsperrbolzen 3 umfasst weiterhin eine Arretierungshülse 15, die mit einem Innengewinde 17 versehen ist. In zusammengesetztem Zustand kämmt das Innengewinde 17 mit dem Außengewinde 11. Hierdurch ist die Arretierungshülse 15 auf dem Schaft 5 durch Drehung – axialer Richtung gesehen – verlagerbar.
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An einem zweiten Ende 19, welches dem ersten Ende 7 – in axialer Richtung gesehen – gegenüberliegt, weist der Schaft 5 einen hier tulpenförmig ausgebildeten Griffkopf 21 auf. Der Kugelsperrbolzen 3 ist dadurch einfach handhabbar.
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Die Arretierungshülse 15 weist eine Einfädeltülle 23 auf, mittels derer sie in die Ausnehmung mindestens eines Bauteils eingesteckt werden kann. Die Einfädeltülle 23 umfasst bevorzugt mindestens eine konische Auflagefläche 25. Diese ist hier als konische Ringfläche vorgesehen. Es ist auch möglich, quasi eine Anzahl von schrägen oder stückweise konischen Auflageflächen entlang des Umfangs der Arretierungshülse 15 vorzusehen. Jedenfalls dient die mindestens eine konische Auflagefläche 25 einer Zentrierung der Einfädeltülle 23 und damit auch der Arretierungshülse 15, wodurch deren radialer Halt verbessert wird. Zugleich erhöht sich auch die axiale Spannwirkung auf die miteinander verspannten Bauteile.
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Die Arretierungshülse 15 umfasst einen radial vorspringenden Ringbund 27, der vorzugsweise ausladend ausgebildet ist. Hierdurch steht für eine erleichterte Handhabung ein größerer Hebel zur Verfügung. Eine äußere Umfangsfläche 29 des Ringbunds 27 weist bevorzugt zumindest bereichsweise eine Rändelung auf, um die Handhabung der Arretierungshülse 25 insbesondere bei einer manuellen Betätigung weiter zu erleichtern.
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Die Montageeinrichtung 1 umfasst auch eine Kugelsperrbuchse 31. Diese ist bevorzugt in eine Ausnehmung eines ersten zu verspannenden Bauteils einsteckbar, einschrumpfbar, einpressbar, einlötbar, einschweißbar, einklebbar oder einschraubbar. Wesentlich ist, dass sie fest mit dem ersten Bauteil verbindbar ist. Sie weist eine sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Ausnehmung 33 auf, in welche der Schaft 5 zumindest im Bereich seines ersten Endes 7 einsteckbar ist.
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Die Ausnehmung 33 umfasst – in radialer Richtung gesehen – mindestens eine Erweiterung 35, die hier als Ringnut ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass die Erweiterung 35 als sphärische oder im Wesentlichen sphärische Erweiterung ausgebildet ist. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel sind bevorzugt so viele Erweiterungen vorgesehen, wie der Kugelsperrbolzen 3 Kugeln umfasst. Diese sind darüber hinaus relativ zueinander so orientiert, dass die Kugeln des Kugelsperrbolzens 3 verriegelnd in sie eingreifen können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine Kugel des Kugelsperrbolzens 3 verriegelnd in die als Ringnut ausgebildete Erweiterung 35 eingreifen.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Montageeinrichtung 1, die mit einem ersten Bauteil 37 und mit einem zweiten Bauteil 39 zusammenwirkt, wobei sie in entspanntem Zustand dargestellt ist. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Die Kugelsperrbuchse 31 ist hier in eine Ausnehmung 41 des ersten Bauteils 37 eingeschraubt. Das zweite Bauteil 39 weist eine Durchgangsausnehmung 43 auf, die relativ zu der Ausnehmung 41 – in radialer Richtung gesehen – ausgerichtet ist. Der Schaft 5 des Kugelsperrbolzens 3 ist durch die Durchgangsausnehmung 43 in die Ausnehmung 41 und insbesondere in die Ausnehmung 33 der Kugelsperrbuchse 31 eingeführt und dort verriegelt. Hierdurch bewirkt der Kugelsperrbolzen 3 in bekannter Weise eine radiale Ausrichtung der Bauteile 37, 39 relativ zueinander.
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Zusätzlich ist die Einfädeltülle 23 in die Durchgangsausnehmung 43 des zweiten Bauteils 39 eingesteckt, was die radiale Ausrichtung aller beteiligten Elemente relativ zueinander weiter verbessert. Die Arretierungshülse 15 ist – in axialer Richtung gesehen – von einer ihr zugewandten Fläche 45 des zweiten Bauteils 39 weg verlagert, sodass in dem dargestellten Zustand keine axialen Spannkräfte in die Bauteile 37, 39 eingeleitet werden. Diese sind also – wie bei einem herkömmlichen Kugelsperrbolzen – zwar in radialer Richtung relativ zueinander fixiert, in axialer Richtung jedoch lose angeordnet.
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Um das erste Bauteil 37 mit zweiten Bauteil 39 auch in axialer Richtung zu fixieren beziehungsweise zu verspannen, ist es nun möglich, die Arretierungshülse 15 durch Drehen auf dem Gewindeabschnitt 9 – in axialer Richtung gesehen – zu der Oberfläche 45 hin zu verlagern.
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3 zeigt die Darstellung gemäß 2, jedoch in gespanntem Zustand. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Die Einfädeltülle 23 ist vollständig in der Ausnehmung 43 aufgenommen, und die Anlagefläche 25 ist zumindest bereichsweise in Eingriff mit der Oberfläche 45. Hierdurch werden die Bauteile 37, 39 – in axialer Richtung gesehen – gegeneinander gedrückt und miteinander verspannt beziehungsweise in axialer Richtung relativ zueinander fixiert. Dabei ist es offensichtlich, dass die konische Anlagefläche 25 die Verspannung erleichtert und zusätzlich eine verbesserte radiale Fixierung aller beteiligten Elemente relativ zueinander bewirkt.
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Es ist möglich, den Kugelsperrbolzen 3 ohne die Kugelsperrbuchse 31 zu verwenden. Dieser kann ohne Weiteres mithilfe der mindestens einen Kugel in der Ausnehmung eines Bauteils festgelegt werden, ohne dass es hierzu zwingend der Kugelsperrbuchse 31 bedarf. Die in Zusammenhang mit dem Gewindeabschnitt 9 und der Arretierungshülse 15 erläuterten Vorteile bleiben dabei selbstverständlich uneingeschränkt erhalten.
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Besonders bevorzugt werden der Kugelsperrbolzen 3 und gegebenenfalls auch die Kugelsperrbuchse 31 zur Positionierung von Bauteilen im Lehren- und Vorrichtungsbau eingesetzt.
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Es ist offensichtlich, dass durch Drehen der Arretierungshülse 15 in entgegengesetzter Richtung diese wiederum von der Oberfläche 45 des zweiten Bauteils 39 weg verlagert werden kann, wodurch die axiale Fixierung der Bauteile 37, 39 aneinander gelöst wird. Deren radiale Fixierung relativ zueinander kann dann auf herkömmliche Weise durch Enfernen des Kugelsperrbolzens 3 gelöst werden.
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Insgesamt zeigt sich, dass sowohl die Montage als auch die Demontage des Kugelsperrbolzens 3 leicht und schnell auszuführen ist. Insbesondere ist eine axiale Fixierung von Bauteilen deutlich günstiger und weniger aufwändig möglich als mithilfe eines Sperrschiebers sowie wesentlich schneller als mithilfe eines Andrehbolzens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1707826 A2 [0002, 0015]
