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Einleitung
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Verbindungstechnik. Genauer betrifft die Erfindung das Gebiet von lösbaren schraubenartigen Verbindungsmitteln.
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Stand der Technik und Nachteile
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Verbindungsmittel zum lösbaren Verbinden von Gegenständen sind seit langer Zeit in Form von Schraubverbindungen bekannt. Hierbei wird ein vorliegend „Befestigungsmittel“ genannter erster bewegbarer (separat vorliegender) Körper mit einem dazu passenden, vorliegend „Befestigungsgrund“ genannten zweiten Körper durch drehende Relativbewegung verbunden. Der zweite Körper kann ebenfalls bewegbar (mobil) oder auch (im Wesentlichen) unbewegbar (immobil) sein.
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Das Befestigungsmittel kann ein Außengewinde tragen (Schraube). Der Befestigungsgrund trägt dann ein dazu passendes Innengewinde. Er kann ebenfalls bewegbar sein (Mutter) und dient somit ausschließlich der Befestigung. Er kann aber auch in einem weiteren Gegenstand angeordnet oder Teil desselben sein (Gewindebohrung), wobei der weitere Gegenstand im Wesentlichen andere Funktionen erfüllt (z.B. Karosserie, Wand).
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Das Befestigungsmittel kann ein Innengewinde tragen (Mutter). Der Befestigungsgrund trägt dann ein dazu passendes Außengewinde. Er kann ebenfalls bewegbar sein (Schraube) und dient somit ausschließlich der Befestigung. Er kann aber auch an einem weiteren Gegenstand angeordnet sein oder Teil desselben sein (Gewindebolzen, Gewindestift), wobei der weitere Gegenstand im Wesentlichen andere Funktionen erfüllt (z.B. Motorblock).
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Ein Nachteil der bekannten Befestigungsmittel liegt darin begründet, dass sie, je nach Gewindelänge und Gewindesteigung, eine große Anzahl von Drehungen benötigen, um schließlich ihre Endposition (befestigter Zustand) zu erreichen, oder aus ihrem Gegenstück vollständig herausgedreht zu werden. Hierzu ist entsprechend viel Zeit nötig. Sind die räumlichen Verhältnisse zudem beengt, verlängert sich diese Zeit zusätzlich, da ein Benutzer das entsprechende Werkzeug (Schraubenzieher, Schraubenschlüssel) nur in kleinen Winkeln drehen kann und es immer wieder neu ansetzen muss.
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Hierzu sind aus dem Stand der Technik Ratschen und dergleichen bekannt, welche ein schnelleres Befestigen und Lösen oder zumindest eine Vermeidung des wiederholten Ansetzens erlauben. Auch angetriebene Werkzeuge sind bekannt. Alle diese Lösungen bedürfen jedoch eines zumindest einmaligen Ansetzens des Werkzeugs an die Schraube oder Mutter, um dieselbe in ihrem Befestigungsgrund zu verankern oder aus ihm zu lösen. Sind mehrere Befestigungsmittel aus ihren Befestigungsgründen zu lösen, vervielfacht sich die dazu notwendige Zeit entsprechend.
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Ein weiterer Nachteil besteht in der Vielzahl unterschiedlicher Eingriffsgeometrien (Mitnahmeprofile). Bekannte Geometrien sind z.B. der Schlitz- oder Kreuzschlitz, Innen- oder Außensechskant, oder sog. „Torx“ (Innensechsrund, nach EN ISO 10664). Da häufig Verbindungsmittel mit unterschiedlichen Eingriffsgeometrien an einem Bauteil zur Anwendung kommen, müssen eine entsprechende Anzahl unterschiedlicher Werkzeuge vorgehalten werden; andernfalls lassen sich die Bauteile nicht montieren oder demontieren.
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Ein weiterer Nachteil ist in der bekannten Tatsache begründet, dass montierte Verbindungsmittel nach einer gewissen Zeit nur noch schwer oder überhaupt nicht mehr zu lösen sind. Dies kann beispielsweise durch schleichende Korrosion verursacht werden.
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Dieser Problematik wird, bei mäßigem Erfolg, mittels entsprechender Beschichtungen zu begegnen versucht.
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Doch selbst im Falle einer gut erhaltenen Oberfläche ist ein häufiges Problem die Beschädigung der Eingriffsgeometrien beim Ein-, spätestens jedoch beim Herausdrehen des Befestigungsmittels aus dem Befestigungsgrund, verursacht durch zu hohe Eindrehkräfte. Die Verwendung von Drehmomentschlüsseln, wie sie seit langer Zeit bekannt sind (z.B. Druckschrift
US 2159354 aus dem Jahre 1939), hat sich nicht in allen Bereichen der Technik durchgesetzt, da ein solcher Schlüssel wiederum ein spezielles Werkzeug ist.
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Ein weder Innen- noch Außengewinde aufweisendes Befestigungsmittel ist z.B. aus der Druckschrift
US 2002/0 071 738 A1 und der Druckschrift
DE 103 13 170 B3 bekannt. Hier werden seitlich ausfahrbare Vorsprünge bereitgestellt, die mit entsprechenden Aussparungen in einem Befestigungsgrund zusammenwirken sollen.
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Ein anderes Problem ergibt sich insbesondere bei der Verwendung von Gruppen aus Befestigungsmitteln, welche gemeinsam der Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile dienen (z.B. Kotflügel am Fahrzeug, Verkleidungspaneel an einer Wand). Die zum Befestigen bzw. Lösen der Bauteile benötigte Zeit wächst linear mit der Anzahl der Befestigungsmittel an, was bei großen Anzahlen zu sehr langen Zeiten führt. Bekannte Lösungen mit elastischen Verankerungen (z.B. Kunststoffclips) sparen zwar Zeit bei der Befestigung, sind jedoch umso schwerer und nicht mehr zeitlich parallel lösbar.
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Aus den Druckschriften
DE 10 2004 004 658 A1 und
US 2005/0 172 462 A1 sind elektrisch betätigbare, Formgedächtnislegierungen verwendende Verbindungsmittel bekannt, welche auch in Mehrzahl und zeitgleich ver- oder entriegelt werden können. Nachteilig ist der hohe Stromverbrauch, sowie die Wärmeentwicklung und die zum Betätigen benötigte Zeit. Zudem ist die durch die Formgedächtnislegierung bereitstellbare Betätigungskraft begrenzt.
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Auch die Druckschrift
DE 195 07 065 A1 zeigt eine vergleichbare Lösung, bei welcher eine mittels Quellens/Auflösens eines entsprechenden Bauteils auslösbare Feder die Antriebsenergie für das Befestigungsmittel bereitstellt.
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Aus der Druckschrift
DE 42 14 206 A1 schließlich ist eine Lösung bekannt, welche eine Klemmvorrichtung zeigt, die mittels eines Fluids betätigt wird, welches auf einen einfachwirkenden Arbeitszylinder wirkt, der durch Federkraft rückgestellt wird. Durch Zuleiten des druckbeaufschlagten Fluids ist der Arbeitszylinder „fernbedienbar“. Das in dieser Druckschrift gezeigte Befestigungsmittel ist jedoch nicht zur Einführung in einen Befestigungsgrund geeignet; die Konstruktion ist vielmehr auf einen ganz bestimmten Anwendungsfall (Festklemmen von Klemmschienen) zugeschnitten.
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Aufgabe der Erfindung und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungsmittel bereitzustellen, welches ein sehr schnelles Lösen des Befestigungsmittels aus dem Befestigungsgrund erlaubt. Spezielle Werkzeuge sollen hierfür nicht benötigt werden. Die zum Lösen einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln benötigte Zeit soll im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen kurz sein. Das Befestigungsmittel soll auch dann leicht lösbar sein, wenn die Verbindungskräfte (Haftreibekräfte zwischen Befestigungsmittel und Befestigungsgrund) sehr hoch sind. Zudem sollen auch Gruppen von Befestigungsmitteln in sehr kurzer Zeit verbind- und/oder lösbar sein.
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Die Aufgabe wird durch ein Befestigungsmittel nach Anspruch 1, Anspruch 5 und ein Befestigungssystem nach Anspruch 10 gelöst.
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Weitere, vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen.
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Beschreibung
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Das erfindungsgemäße fernsteuerbare Befestigungsmittel zum lösbaren Verbinden von Bauteilen weist eine Längsachse und mindestens einen Befestigungskörper zur Einführung in einen Befestigungsgrund auf. Der Befestigungsgrund ist dabei wie weiter oben dargelegt dazu vorgesehen, mit dem Befestigungsmittel lösbar verbunden zu werden, indem dieses zumindest teilweise im Befestigungsgrund aufgenommen wird.
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Hierzu weist der Befestigungskörper einen Anker auf, welcher in den Befestigungsgrund einführbar ist, wobei der Anker zur formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verankerung des Befestigungsmittels im Befestigungsgrund vorgesehen ist. Hierzu ist er in mindestens eine erste Richtung bewegbar. Zum Lösen des Befestigungsmittels aus dem Befestigungsgrund ist der Anker (jeweils, wenn es mehrere erste Richtungen gibt) in eine dieser ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung bewegbar.
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Ferner ist der Anker mit einem fernbetätigbaren Antrieb verbunden, und von diesem in zumindest die zweite Richtung bewegbar. Der Antrieb hat die Aufgabe, den Anker zumindest in die zweite Richtung (Richtung zum Lösen) zu bewegen, in welcher der Anker eine Lage einnimmt, die es erlaubt, ihn – und somit das Befestigungsmittel – aus dem Befestigungsgrund zu lösen. Optional kann der Antrieb den Anker auch in die der Befestigung dienende erste Richtung bewegen.
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Erfindungsgemäß ist der Antrieb 4 ein fluidantreibbarer Antrieb. Das bedeutet, dass der Antrieb durch ein Fluid, also eine Flüssigkeit, ein Gas, oder eine Mischung daraus antreibbar ist. Auch Festkörper, z.B. kleine Gummikügelchen, können dem Fluid zur Erhöhung des Impulses beigemischt sein. Die Fernsteuerbarkeit wird durch Ein- bzw. Abschalten einer entfernt angeordneten Druckquelle bewirkt.
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Erfindungsgemäß ist der Antrieb 4 im Befestigungsmittel angeordnet. Das bedeutet, dass das Befestigungsmittel den Antrieb 4 als integrierte, innenliegende Komponente umfasst, und dass der Antrieb 4 mit dem Befestigungsmittel, insbesondere mit dem Befestigungskörper 1, fest verbunden ist.
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Dies hat den Vorteil, dass das Befestigungsmittel eine herkömmliche Schraube oder andere Befestigungsmittel ersetzen kann, ohne dass tiefergehende konstruktive Anpassungen an dem zu verbindenden Bauteil gemacht werden müssen.
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Durch die Verwendung eines dem Befestigungsmittel zugeordneten fluidischen Antriebs kann das Lösen und ggf. Befestigen des Befestigungsmittels sehr schnell erfolgen. Besondere Werkzeuge sind nicht nötig, da das Betätigen mittels Beaufschlagen des Antriebs mit Druck (typischerweise Überdruck) geschieht. Da im Fall mehrerer Befestigungsmittel diese gemeinsam mit Druck beaufschlagt werden können, werden diese auch alle gemeinsam betätigt, so dass auch eine große Anzahl von erfindungsgemäßen Befestigungsmitteln in kurzer Zeit betätigbar ist. Da über den Druck auch hohe Kräfte auf den Antrieb und somit auf den Anker aufbringbar sind, ist das Befestigungsmittel auch dann leicht lösbar, wenn die Verbindungskräfte sehr hoch sind.
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Nachfolgend werden erfindungsgemäße Ausführungsformen anhand von Beispielen und unter Zuhilfenahme der nachfolgend überblicksweise genannten Figuren erläutert.
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1 zeigt weitere Merkmale einer Ausführungsform eines ersten erfindungsgemäßen Befestigungsmittels in einer ersten Position als Schnittansicht.
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2 zeigt die Ausführungsform nach 1 in einer zweiten Position.
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3 zeigt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels in einer perspektivischen Drahtmodell-Ansicht.
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4 zeigt Details der Ausführungsform nach 3
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5 zeigt eine Schnitt-Seitenansicht auf eine Variante der Ausführungsform nach 1 mit zwei Ankerenden in einer ersten Position.
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6 zeigt die Ausführungsform nach 5 in einer zweiten Position.
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7 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Befestigungsmittel in einer ersten Position als Schnittansicht.
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8 zeigt die Ausführungsform nach 7 in einer zweiten Position.
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9 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach 7 und 8.
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10 zeigt eine perspektivische Ansicht auf Komponenten der Ausführungsform nach 7 bis 9.
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11 zeigt zwei Seitenansichten unterschiedlicher Positionen einer Variante der Ausführungsform nach 7 mit zwei Ankerenden.
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12 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels in einer ersten Position als Schnittansicht.
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13 zeigt die Ausführungsform nach 12 in einer zweiten Position.
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14 zeigt eine mit dem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel vergleichbare Ausführungsform in einer ersten Position als Schnittansicht.
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15 zeigt die Ausführungsform nach 14 in einer zweiten Position.
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16 zeigt einen Reibungsverminderer in Form einer Rolle.
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17 zeigt einen Reibungsverminderer in Form einer Kugel.
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18 zeigt einen Reibungsverminderer in Form mehrerer Räder.
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19 zeigt schematisch die fluidische Zusammenschaltung von mehreren Antrieben.
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20 zeigt ein Beispiel für die gruppenweise fluidische Zusammenschaltung von mehreren Antrieben.
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Die 1 zeigt weitere Merkmale einer Ausführungsform eines ersten erfindungsgemäßen Befestigungsmittels. Die Längsachse L durchzieht es in vertikaler Richtung; sie ist gleichzeitig die Einschubrichtung. Der Befestigungskörper 1 ist in einen Befestigungsgrund 2 eingeführt, der ein Bauteil sein kann. Der Befestigungskörper 1 weist einen Anker 3 auf, der mehrteilig ist (Einzelteile 3’). Insbesondere der Anker 3 ist in den Befestigungsgrund 2 einführbar ausgestaltet.
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Der Anker 3 ist zur formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verankerung des Befestigungsmittels im Befestigungsgrund 2 geeignet. Hierzu ist er in mindestens eine erste Richtung R1 bewegbar; vorliegend sind dies zwei erste Richtungen R1, da beide Einzelteile 3’ radial nach außen bewegbar sind. Zum Lösen des Ankers 3 sind die Einzelteile 3’ jeweils in eine dieser ersten Richtung R1 entgegengesetzte zweite Richtung R2 bewegbar.
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Hierfür ist der Anker 3 mit dem fernbedienbaren Antrieb 4 verbunden und von diesem in zumindest die zweite Richtung R2 bewegbar.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die ebenfalls in der 1 gezeigt ist, umfasst der Anker 3 mindestens zwei Einzelteile 3’, und die jeweils erste Richtung R1, in die jedes dieser Einzelteile 3’ bewegbar ist, erstreckt sich radial von der Längsachse L weg. Mit anderen Worten, der mehrteilige Anker 3 kann den Umfang des Befestigungsmittels in einem Längsabschnitt desselben temporär vergrößern.
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Dazu weist jedes dieser Einzelteile 3’ einen senkrecht zur Längsachse L verlaufenden Vorsprung 5, der (nach einer nicht gezeigten Ausführungsform) auch ein Bolzen sein kann, auf, welcher mit einer Hinterschneidung 6 des Befestigungsgrundes 2, die (nach einer nicht gezeigten Ausführungsform) auch eine Bohrung sein kann, formschlüssig zusammenwirken kann. Mit anderen Worten, der Anker 3 weist geometrische Merkmale auf, welche in einer ersten Position (Ruheposition, in 1 gezeigt) formschlüssig und/oder reibschlüssig mit dem Befestigungsgrund 2 zusammenwirken, und in einer zweiten Position (Löseposition, in 2 gezeigt) dieses Zusammenwirken nicht aufweisen, so dass das Befestigungsmittel nicht mehr im Befestigungsgrund 2 verankert ist.
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In der 2 wurden die Bezugszeichen aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Wie erkennbar, sind die Einzelteile 3’ soweit in Richtung der Längsachse L zurückgezogen, dass der Befestigungskörper 1 aus dem Befestigungsgrund 2 herausfahren kann. Das im Bild oben liegende Bauteil (ohne Bezugszeichen) kann nun von dem unten liegenden, den Befestigungsgrund 2 aufweisenden Bauteil abgenommen werden.
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Vorteilhafterweise sind die Einzelteile 3’ des Ankers 3 an ihren Außenseiten so beschaffen, dass sie eine Schräge aufweisen, welche derart geneigt ist, dass das in Richtung der Spitze 11 des Befestigungsmittels weisende Ende eines Einzelteils 3’ in beiden Positionen einen „Nenndurchmesser“ N des Befestigungsmittels nicht überragt, wohingegen das andere Ende des Einzelteils 3’ diesen Nenndurchmesser N nur in der zweiten Position nicht überragt. Somit kann diese Schräge als Einführhilfe fungieren, und beim Einführen des Befestigungsmittels werden die Einzelteile 3’ des Ankers 3 selbsttätig in Richtung der Längsachse (zweite Richtung) gedrückt, ohne dass hierzu zwingend ein Antrieb nötig ist.
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Es ist im vorstehend beschriebenen Fall außerdem bevorzugt, dass sich der fluidantreibbare Antrieb 4 in einem Bereich zwischen den der Längsachse L zugewandten Innenseiten der Einzelteile 3’ des Ankers 3 befindet, und gebildet ist durch auf diese Innenseiten wirkende, die Einzelteile 3’ radial nach außen (von der Längsachse L weg) drückende Federn 7, die mechanisch, beispielsweise über Seilzüge, Ketten oder Zahnräder, mit einem Zylinder 8 gekoppelt sind. Somit ist der Antrieb vollständig im Inneren des Befestigungsmittels aufgenommen.
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Hierzu wird auf die 3 und 4 verwiesen, in denen diese Details besser erkennbar sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Bezugszeichen dort, wenn überhaupt, dann nur einmal vergeben.
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Der Zylinder 8 seinerseits ist bewegbar in einem längsaxial verlaufenden, von außen mit einem Fluid beaufschlagbaren Druckkanal 9 angeordnet, so dass der Zylinder 8 bei einer Druckbeaufschlagung aus einer Ruheposition in eine Löseposition auslenkbar ist, in welcher die mit ihm gekoppelten Federn 7 in die jeweils zweite Richtung R2 bewegt sind. Wird also der Zylinder 8 mit Druck beaufschlagt, bewegt er sich im Druckkanal 9, und nimmt über eine Mechanik die Federn 7 mit, so dass diese die Einzelteile 3’ des Ankers 3 entlasten, und der Anker 3 aus der Ruhe- in die Löseposition fährt. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Innenseiten des Ankers 3 mit den Federn 7 verbunden sind, um mitgenommen werden zu können, oder wenn (nach einer nicht gezeigten Ausführungsform) die Schwerkraft oder eine andere Rückstellkraft vorhanden ist, mit welcher der Anker 3, ohne von den Federn 7 belastet zu sein, in die Löseposition fährt.
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Damit das erfindungsgemäße Befestigungsmittel nicht ausschließlich mittels des fluidgetriebenen Antriebs 4, sondern auch auf andere, insbesondere manuelle Weise betätigbar (insbesondere lösbar) ist, weist nach einer bevorzugten Ausführungsform das Befestigungsmittel ferner einen Kopf 10 mit einem für ein Werkzeug zugänglich angeordneten Mitnahmeprofil 10’ auf, welches mechanisch mit dem Zylinder 8 oder, wie in den ersten vier Figuren dargestellt, mit dem Druckkanal 9 gekoppelt ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Zylinder 8 in der Ruheposition weit am Kopfende des Befestigungsmittels liegt, so dass er von Außen durch den Druckkanal 9 hindurch erreichbar und verschiebbar oder (beispielsweise aufgrund eines eingeprägten schlitzförmigen Mitnahmeprofils 10’) verdrehbar ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Mitnahmeprofil 10’ im Kopf 10 angeordnet, welcher in den Druckkanal 9 übergeht, so dass dieser von außen mit einem herkömmlichen Werkzeug (Kreuzschlitzschraubendreher, nicht gezeigt) drehbar ist.
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Als Ergebnis werden bei Rotation und/oder axialer Verschiebung des Mitnahmeprofils 10’ Zylinder 8 und Druckkanal 9 relativ zueinander rotiert und/oder axial zueinander verschoben, und die mit dem Zylinder 8 gekoppelten Federn 7 werden in die jeweils zweite Richtung R2 bewegt. Somit kann der Anker 3 in die Löseposition gelangen und das Befestigungsmittel kann gelöst werden.
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Es ist außerdem bevorzugt, dass das Befestigungsmittel eine am vorderen Ende des Befestigungskörpers 1 angeordnete Spitze 11 mit einer Feder 12 aufweist (s. 3), deren Federkraft entgegen einer Einschubrichtung des Befestigungsmittels (im Bild nach oben) weist. Sobald sich der Anker 3 in die Löseposition bewegt, treibt die Federkraft den Befestigungskörper 1 aus dem Befestigungsgrund 2 heraus, so dass zum einen eine sehr leichte optische Kontrolle möglich ist, ob ein Befestigungsmittel verbunden oder gelöst ist, und zum anderen das selbsttätige Lösen weiter unterstützt wird.
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Das Eintreiben eines solchen Befestigungsmittels kann beispielsweise auch mit einem Hammer erfolgen, während das Lösen mit einem kurzen Fluidimpuls zu einem sofortigen Herausspringen des Befestigungsmittels führt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung auch so konstruierbar, dass sich der Anker bei Überdruck in der ersten Position befindet, und bei Ablassen dieses Überdrucks in die zweite Position fahren kann. Sofern das Befestigungsmittel ausreichend fluiddicht ist, kann auf diese Weise auf das ansonsten zum Lösen notwendige Bereitstellen eines Überdrucks, z.B. mittels eines Druckbehälters oder Kompressors, verzichtet werden. Ebenso ist es denkbar, mit Unter- anstatt mit Überdruck die Bewegung des Ankers zu steuern, ohne von der grundlegenden Idee der Erfindung abzuweichen.
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In den 5 und 6 ist eine Variante des vorstehend beschriebenen Befestigungsmittels gezeigt, welche zwei Ankerenden und somit Befestigungskörper 1 aufweist. Eines dieser Enden ist in einem ersten Befestigungsgrund 2, unten im Bild, verankert, das andere Ende in einem zweiten Befestigungsgrund 2, oben im Bild. Im linken Bild befindet sich das Befestigungsmittel in der Ruheposition und befestigt die beiden Befestigungsgründe 2 miteinander. Im rechten Bild ist das Befestigungsmittel in einer Löseposition dargestellt, die beiden Befestigungsgründe 2 sind voneinander beabstandet. Dies wird auch über die beiden Federn (Bezugszeichen weggelassen) unterstützt. Über eine gemeinsame Fluidleitung (ohne Bezugszeichen) werden die Druckkanäle 9 der beiden Seiten des Befestigungsmittels zeitgleich mit Fluid beaufschlagt, was zu einem ferngesteuerten Lösen des Befestigungsmittels führt.
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Bei einem zweiten erfindungsgemäßen Befestigungsmittel mit fluidantreibbarem Antrieb, das in 7 und 8 gezeigt wird, ist die erste Richtung R1 eine Rotation um die Längsachse L und der Anker 3 ein Zylinder mit einem Außengewinde, welches formschlüssig mit einem Innengewinde im Befestigungsgrund 2 zusammenwirken kann. Mit anderen Worten, die erste und zweite Richtung R1, R2 verlaufen nicht mehr radial, sondern kreis- bzw. schraubenförmig, und der Anker 3 ist vergleichbar mit dem Gewindestück einer herkömmlichen Schraube oder eines Gewindebolzens ausgestaltet.
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Der Antrieb 4 ist dann vorzugsweise in einem Gehäuse 13 angeordnet, welches sich jenseits des den Anker 3 umfassenden Endes des Befestigungsmittels befindet. Im Falle eines an eine herkömmliche Schraube erinnernden Befestigungsmittels ist demnach der Antrieb 3 im (Schrauben-)Kopf 10 untergebracht.
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Die 9 zeigt eine Ansicht von oben/außen auf das zweite Befestigungsmittel. Die im Bild vertikal verlaufende breite Linie stellt den Zu- und Abfluss (ohne Bezugszeichen) für den fluidgetriebenen Antrieb dar, der im Kopf 10 untergebracht ist (Antrieb nicht sichtbar). Erkennbar ist aber das Mitnahmeprofil 10’, welches in der gezeigten Ausführungsform kreuzschlitzförmig ist. Durch Drehen desselben wird der Antrieb manuell angetrieben, so dass das Befestigungsmittel zusätzlich zum fernbetätigbaren Betrieb manuell befestigbar/lösbar ist.
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Wie aus der 10, welche Details zeigt, besser hervorgeht, ist der Antrieb 4 vorzugsweise durch einen Rotor 14 gebildet, dessen Rotorblätter in einem kreisförmigen, von einem Fluid durchströmbaren Hohlraum 15 (s. 7 u. 8) angeordnet sind, wobei der Rotor 14 rotatorisch mit dem Anker 3 (oder den Ankern, s. 11) gekoppelt ist. Durch Rotation des Antriebs 4 rotiert der Anker 3 mit dem Außengewinde, das Außengewinde dreht sich und kann sich in den Befestigungsgrund 2 hinein- bzw. aus diesem herausdrehen. Da die Drehfrequenz des fluidisch angetriebenen Rotors 14 hoch sein kann, ist ein entsprechend schnelles Befestigen und Lösen ermöglicht.
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Nach einer Variante der vorstehend genannten Ausführungsform weist der Anker 3 einen Hohlraum 16 auf (s. 8) und ist axial verschiebbar auf einem in diesem Hohlraum 16 aufnehmbaren, mit dem Rotor 14 fest verbundenen Zapfen 17 mit Mitnehmern 18 angeordnet (s. 10). Die Mitnehmer 18 übertragen die Rotation des Rotors 14 und des Zapfens 17 auf den Anker 3.
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Damit der Anker 3 nicht vom Zapfen 17 abfallen kann, und damit er axiale Kräfte übertragen kann, weist der Anker 3 vorzugsweise an seinem dem Antrieb zugewandten Ende eine Axialsicherung gegen Abfallen vom Zapfen 17 auf. Dies kann beispielsweise durch eine Durchmesserverjüngung an der Öffnung des Ankers 3 erreicht werden (nicht gezeigt), welche mit einem Absatz 17’ am Ende des Zapfens 17 zusammenwirkt, den der Anker 3 dann nicht überfahren kann.
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Im Falle eines zwei Ankerenden umfassenden Befestigungsmittels kann das den Antrieb 4 beherbergende Gehäuse 13 auch im Mittelteil des Befestigungsmittels angeordnet sein. Diese Variante ist in der 11 gezeigt. Ein solches Befestigungsmittel kann vorteilhaft zwei gegenüber liegende Befestigungsgründe 2 miteinander verbinden.
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Nach einer anderen, in den 12 und 13 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels mit rotierendem Antrieb ist der Antrieb 4 in einem Gehäuse 19 angeordnet, welches sich in einem als ein Widerlager dienenden Bauteil (jeweils unten im Bild, ohne Bezugszeichen) befindet. Der Antrieb 4 ist demnach nicht in einem „Kopf“ oder dergleichen angeordnet. Er ist jedoch wiederum durch einen Rotor 14 gebildet, dessen Rotorblätter 14’ in einem kreisförmigen, von einem Fluid durchströmbaren Hohlraum 15 angeordnet sind. Außerdem weist der Rotor 14 eine axiale Gewindebohrung 20 zur Aufnahme des Ankers 3 auf, wobei der Anker 3 gegen Rotation sicherbar oder mit dem Rotor 14 rotatorisch koppelbar ist (nicht gezeigt). Es ist klar, dass die Sicherung und Koppelung nicht gleichzeitig aktiviert sein dürfen, da sich sonst der Anker 3 nicht mehr bewegen kann.
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Eine derartige Konstruktion ist mit einer selbsttätig in einem Lager rotierenden Mutter vergleichbar. Dreht sich die Mutter (der Rotor 14), und wird der in ihr steckende Gewindebolzen (Anker 3) festgehalten (Sicherung gegen Rotation), so bewegt er sich axial aus dem Rotor 14 heraus oder in ihn hinein, je nach Drehrichtung des Rotors 14. Ist der Anker 3 rotatorisch mit dem Rotor 14 gekoppelt, dreht er sich also mit, kann er sich bei Rotation in ein Gegenstück einschrauben (oben im Bild), welches typischerweise eine Gewindebohrung für den Anker 3 aufweist. Je nach Anwendungsfall kann die Sicherbarkeit oder die Koppelbarkeit relevant sein, oder es können beide beschriebene Arten sequenziell vorkommen (gegen Rotation sichern, bis der Anker 3 im Gegenstück greift, dann mit dem Rotor 14 koppeln, damit er sich in das Gegenstück einschraubt).
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Das Sichern und Koppeln kann bevorzugt hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Es kann jedoch auch durch Anpassung der Reibwerte und Drehfrequenz erfolgen.
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Nach einer anderen, mit dem eingangs beschriebenen Typ, und insbesondere dessen Anker, vergleichbaren Ausführungsform, dargestellt in 14 und 15, ist der fluidantreibbare Antrieb 4 außerhalb des Befestigungsmittels angeordnet und umfasst mindestens eine mechanische Komponente, welche bewegbar im Befestigungsgrund 2 angeordnet ist. Hauptunterschied ist demnach der nicht im Befestigungskörper integrierte Antrieb 4, der zudem eine nunmehr im Befestigungsgrund 2 angeordnete Komponente umfasst. Mit der mechanischen Komponente ist, wie auch bei der anderen Ausführungsform, der Anker 3 in die zweite Richtung R2 bewegbar, was in der 15 gezeigt ist, in der die Bezugszeichen weggelassen wurden.
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Bevorzugt umfasst die mechanische Komponente eine zur Aufnahme des vorderen Endes des Befestigungskörpers 1 geeignete Hülse 21, die von einer ersten Position (14) in eine zweite Position (15) axial verschiebbar, und mit welcher der Anker 3 in die zweite Richtung R2 bewegbar ist. Die Hülse 21 kann beispielsweise, wie dargestellt, topfförmig ausgebildet sein, und sie kann durchgehende oder unterbrochene (nicht gezeigt) Wände aufweisen. Die Wände sind so bemessen und angeordnet, dass sie bei Betätigen des Antriebs 4 auf den Anker 3 wirken, so dass dieser aus der Ruhe- in die Löseposition gebracht wird. Somit kann das Befestigungsmittel mittels des (nunmehr externen) fluidischen Antriebs 4 aus dem Befestigungsgrund 2 gelöst werden. Der Antrieb 4 selber ist im Befestigungsgrund 2 integriert.
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Nach einer weiteren Ausführungsform, welche insbesondere in Hinblick auf Befestigungsmittel mit nicht-rotierbarem Anker relevant und in 16 bis 18 gezeigt ist, weist der ggf. mehrteilige Anker (3, 3’) in der bzw. den Kontaktfläche(n) zum Befestigungsgrund (nicht gezeigt) Reibungsverminderer in Form von teilweise aus ihr herausragenden Rollen (16), Kugeln (17) und/oder Rädern (18) auf. In der 1 befänden sich diese dort aus Übersichtsgründen nicht dargestellten Reibungsverminderer in der im Bild nach oben weisenden Seite der Vorsprünge 5, und die Kontaktfläche würde sich zwischen diesem Bereich und der Hinterschneidung 6 befinden.
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Zweck dieser Reibungsverminderer ist die Herabsetzung der Haft- und Gleitreibung zwischen Anker 3 und Befestigungsgrund 2, um den Anker 3 ohne allzu hohen Kraftaufwand in das Gehäuse des Befestigungsmittels einzuziehen. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, weil ansonsten – insbesondere nach längerer Zeit – feststeckende Befestigungsmittel die Folge sein könnten. Dieses Problem ist bei herkömmlichen Schrauben bekannt und wird durch die vorliegenden Reibungsverminderer in Verbindung mit dem Anker 3 wirkungsvoll vermieden. Auch bei Verwendung eines elektrischen thermischen Antriebs (Bimetall, Memory-Metall) ist die Herabsetzung der Reibung wünschenswert, da derartige Antriebe typischerweise keine hohen Kräfte erzeugen können.
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Die Erfindung betrifft schließlich ein Befestigungssystem mit einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln gemäß vorhergehenden Definitionen, wobei deren Antriebe fluidisch miteinander, z.B. über zwischengeschaltete Ventile, verbunden und mit einem Über- und/oder Unterdruck beaufschlagbar sind.
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Das bedeutet, dass ein derartiges Befestigungssystem den Vorteil eines massiv-parallelen Verbindens bzw. Lösens einer Vielzahl von Befestigungsmitteln erlaubt. Auch das Schalten von Untergruppen, die mittels geeignet zusammengeschalteten Versorgungsleitungen und/oder Ventilen ausgewählt werden können, ist auf einfache und schnelle Weise möglich. Hierzu ist kein Werkzeug nötig; mittels eines kurzen Fluidimpulses können so innerhalb kürzester Zeit beispielsweise ganze Böden von zunächst mit ihnen verschraubten Fliesen befreit, oder Wandpaneele an Wänden befestigt werden.
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In der 19 ist schematisch eine Fluidleitung dargestellt. Diese speist mehrere Gehäuse 13 mit Rotoren (Bezugszeichen weggelassen) mit einem unter Druck stehenden Fluid, das mit Gummikügelchen zur Erhöhung des Impulses angereichert ist. Aufgrund des Durchströmens werden alle Rotoren gleichzeitig angetrieben, so dass die damit in Verbindung stehenden Anker (nicht gezeigt) bewegbar sind. Auf diese Weise ist eine massiv-parallele Betätigung der Befestigungsmittel (nicht gezeigt) möglich.
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In der 20 ist ein schematisches Schaltbild für ein fluidangetriebenes Befestigungssystem gezeigt. Durch geeignete Anordnung von Ventilen A, B, C, D, E, F und G sind Gruppen bildbar, die ein entsprechend gruppiertes Ansteuern der schematisch dargestellten Befestigungsmittel Sa, Sb, Sf und Sg erlauben. Auf diese Weise kann das unter Über- oder Unterdruck stehende Fluid (nicht gezeigt) an einem einzigen Port (vorliegend D) in das Befestigungssystem eingegeben werden, ohne dass alle Befestigungsmittel gleichzeitig befestigt oder gelöst würden.
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Es ist dabei klar, dass die Ventile mittels geeigneter Maßnahmen, beispielsweise elektrisch oder mechanisch, ansteuerbar sein müssen.
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Die vorstehend beschriebene Erfindung löst, wie dargelegt, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme, und stellt fernbetätigbare Befestigungsmittel bereit, welche schnell und ohne Werkzeug befestigt/gelöst werden können, und die zu einem Befestigungssystem kombinierbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungskörper
- 2
- Befestigungsgrund
- 3
- Anker
- 3’
- Einzelteil
- 4
- Antrieb
- 5
- Vorsprung
- 6
- Hinterschneidung
- 7
- Federn
- 8
- Zylinder
- 9
- Druckkanal
- 10
- Kopf
- 10’
- Mitnahmeprofil
- 11
- Spitze
- 12
- Feder
- 13
- Gehäuse
- 14
- Rotor
- 14’
- Rotorblätter
- 15
- Hohlraum
- 16
- Hohlraum
- 17
- Zapfen
- 17’
- Absatz
- 18
- Mitnehmer
- 19
- Gehäuse
- 20
- Gewindebohrung
- 21
- Hülse
- L
- Längsachse
- R1
- erste Richtung
- R2
- zweite Richtung
- N
- Nenndurchmesser
- A–G
- Ventil
- S
- schematisch dargestelltes Befestigungsmittel
