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Die Erfindung betrifft einen selbstsichernden Gewindeeinsatz aus Blech gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Da der erfindungsgemäße Gewindeeinsatz besonders für Kunststoffgehäuse geeignet ist, wird darüber hinaus ein Näherungsschalter im Kunststoffgehäuse mit dem erfindungsgemäßen Gewindeeinsatz beansprucht.
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Näherungsschalter sind in der Automatisierungstechnik weit verbreitet. Sie werden auch von der Anmelderin in hoher Stückzahl als induktive, kapazitive oder optische Näherungsschalter hergestellt und vertrieben. Sie werden oft mit einem robusten Metallgehäuse, aber auch zum erheblichen Teil mit einem Kunststoffgehäuse produziert. Das geschieht aber nicht nur wegen der geringeren Herstellungskosten, sondern auch wegen der hervorragenden chemischen und physikalischen Eigenschaften moderner Kunststoffe.
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Die wohl häufigste Gehäusebauform ist das Zylindergehäuse mit Außengewinde. Daneben sind aber auch quaderförmige Gehäuse gebräuchlich, die in manchen Fällen mit verschraubbaren Deckeln oder mit Befestigungslaschen versehen werden. Um Montagezeit zu sparen, werden die Gehäuse mit metallischen Gewindeeinsätzen versehen, was allerdings mit einem Mehraufwand beim Spritzgießen verbunden ist. Hieraus resultiert der Wunsch, das Umspritzen von Metallteilen zu vermeiden, und nachträglich einsetzbare Gewindeeinsätze zu verwenden. So wird nicht nur Aufwand beim Spritzguss gespart, sondern dem Nutzer die Möglichkeit gegeben, erst bei der Montage am Einsatzort eine Bohrung in den dafür vorgesehen Gehäusebereich zu setzen und damit über die exakte Lage des Gewindeeinsatzes zu entscheiden.
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Aus der
US3497890A ist ein nachträglich einsetzbarer selbstsichernder zylindrischer Gewindeeinsatz bekannt. Er besteht aus einem gerollten Blechzuschnitt, der auf seiner gesamten Oberfläche mit einer der Steigung des vorgesehen Schraubengewindes entsprechenden Prägung versehen ist. Durch eine gezielte Verformung des Zylindermantels nach innen wird ein Selbstsicherungseffekt erreicht. Als nachteilig wird der Fertigungsaufwand, insbesondere das Werkzeug mit den der späteren Gewindesteigung entsprechenden speziellen Prägerollen angesehen.
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Die Dokumente
DE 100 64 375 A1 ,
US2010/0067 977 A1 ,
DE86 16 868 U1 und
JP 2008 095928 A zeigen weitere Gewindeeinsätze aus Blech mit selbstsichernden Eigenschaften.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Herstellungsaufwand zu verringern. Insbesondere soll die spezielle Prägerollen erfordernde und damit aufwändige und gegenüber Änderungen der Gewindesteigung erforderliche neue Rolle zur Prägung des Blechzuschnitts vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst. Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung und die Verwendung des erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes.
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Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Prägung des Blechzuschnitts durch eine der Gewindesteigung entsprechende Zähnung am Rand zu ersetzen. Diese Zähnung kann erfindungsgemäß vorteilhaft in einem Arbeitsgang mit der Trennung des Werkstücks vom Blechzuschnitt erfolgen.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt den am Rand gezähnten Blechzuschnitt als Rohteil,
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2 zeigt den gerollten Gewindeeinsatz im entspannten Zustand,
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3 zeigt den gerollten Gewindeeinsatz im gespannten Zustand,
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4 zeigt den in eine Bohrung eingesetzten fertigen Gewindeeinsatz,
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5 zeigt eine Ausgestaltung des Gewindeeinsatzes mit einer Zentrierung,
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6 zeigt den Blechzuschnitt als Rohteil für einen Gewindeeinsatz nach 5.
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Die 1 zeigt das zugeschnittene Werkstück vor seiner Verformung. Die Zähnung 4 am Rand des Blechzuschnitts 2 dient nach dem Biegen als Innengewindeführung 3. Sie entspricht der Gewindesteigung einer hier nicht dargestellten Schraube. Die Zähnung 4 weist eine typische Steigung von 0,5–2 mm pro Gewindegang auf. Das dadurch entstehende Gewinde kann metrisch oder ein Zollgewinde sein, aber auch eine variable Steigung aufweisen.
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Die 2 zeigt den gerollten Gewindeeinsatz im entspannten Zustand. Die Zähnung 4 befindet im Inneren des Zylindermantels 2 und dient als Innengewindeführung 3. Der nach außen gebogene zweite, äußere Rand des Blechzuschnitts 2 wirkt als Verdrehsicherung 5. Diese Option ist für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich.
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Die 3 zeigt das gerollte zylindrische Klemmteil 1 im gespannten Zustand vor dem Einsetzen in eine hier nicht dargestellte Bohrung. Die Vorspannung kann mit der Hand, mit einer ebenfalls nicht dargestellten Zange oder mit einem Spezialwerkzeug erfolgen. Sie hält den Zylindermantel 2 nach dem Einsetzen kraftschlüssig in der Bohrung und kann außerdem Toleranzen ausgleichen. Die Zähnung 4 dient wie bereits oben erwähnt als Innengewindeführung 3. Die Verdrehsicherung 5 kann von einer hier ebenfalls nicht dargestellten Nut in der Bohrung aufgenommen werden.
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Die 4 zeigt einen Gehäuseabschnitt 6 eines Näherungsschalters mit einer Bohrung 7 und einem in die Bohrung 7 eingesetzten zylindrischen Klemmteil 1. Der Zylindermantel 2 wird durch seine Vorspannung gegen die Wand der Bohrung 7 gepresst. Die Innengewindeführung 3 mit ihrer Zähnung 4 dient zur Führung einer hier nicht dargestellten Schraube. Die Nut 8 nimmt die Verdrehsicherung 5 auf.
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Die 5 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des gerollten Gewindeeinsatzes 1 im gespannten Zustand. Der äußere Rand des Blechzuschnitts 2 wird nach dem Rollen durch eine Öffnung 10 in den Zylindermantel 2 gesteckt, so dass gegenüber der Innengewindeführung 3 ein Zentrierzapfen 9 zur Schraubenzentrierung entsteht.
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Die 6 zeigt den Blechzuschnitt 2 als Rohteil für den Gewindeeinsatz nach 5. Der in der ersten Ausgestaltung nach außen gebogene Rand des Blechzuschnitts 2 soll wie in 5 gezeigt, nach innen gebogen und durch die Öffnung 10 gesteckt werden, so dass der in 5 dargestellte Gewindeeinsatz 1 entsteht.
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Die Erfindung betrifft einen selbstsichernden Gewindeeinsatz mit einem zylindrischen Klemmteil 1 aus einem gerollten Blechzuschnitt 2, wobei das Klemmteil 1 in eine Bohrung einsetzbar ist und eine Innengewindeführung 3 aufweist. Sie ist linienförmig und besteht aus einer am Rand des Blechzuschnitts 2 angeordneten Zähnung 4. Der Effekt der Selbstsicherung entsteht durch die elastische und plastische Verformung des Klemmteils 1 beim Eindrehen einer Schraube, oder auch wie aus dem Stand der Technik bekannt durch gezielte lokale Verformung des Zylindermantels nach innen. Der Zahnabstand der Zähnung 4 liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm, was erfindungsgemäß der Gewindesteigung entspricht.
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In einer ersten Ausgestaltung wird der gegenüber der als Innengewindeführung 3 dienenden Zähnung 4 liegende Rand des Blechzuschnitts 2 als Verdrehsicherung 5 nach außen umgebogen. Diese wirkt natürlich erst im Zusammenhang mit einer in die Bohrung 7 einzubringenden Nut 8.
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In einer zweiten Ausgestaltung wird der gegenüber der als Innengewindeführung 3 dienenden Zähnung 4 liegende Rand des Blechzuschnitts 2 als Zentrierzapfen 9 nach innen umgebogen und durch eine Öffnung 10 im Zylindermantel 2 gesteckt. Die Position der Öffnung 10 wird so gewählt, dass der Zentrierzapfen den Zylindermantel 2 gegenüber der Innengewindeführung 3 durchbricht und somit zur Zentrierung der Schraube beiträgt. Hierbei kann der Zentrierzapfen 9 ebenfalls gezähnt sein. In einer besonderen Ausgestaltung können eine oder mehrere Laschen in den Zylindermantel 2 gestanzt und als Zentrierzapfen 9 nach innen umgebogen sein. Auch diese als Zentrierzapfen 9 dienenden Laschen können am Rand gezähnt sein.
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Der erfindungsgemäße selbstsichernde Gewindeeinsatz ist besonders für Kunststoffe geeignet, was seine Verwendung in Metall oder Holz nicht ausschließt.
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Er weist ein zylindrisches Klemmteil 1 auf, das aus einem gerollten Blechzuschnitt 2 besteht, dessen Innenrand im Winkel von ca. 90° umgebogen und mit einer Zähnung 4 versehen ist. Der Blechzuschnitt 2 wird so weit gerollt, dass ein zylindrischer Körper mit einem spiralförmigen Querschnitt mit typischerweise etwas mehr als einer Umdrehung entsteht, mehrere Umdrehungen werden aber nicht ausgeschlossen. Im Inneren des Zylinders befindet nun sich die Zähnung 4, die linienförmig und im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse angeordnet ist und so als Innengewinde zur Schraubenführung wirkt. Eine Abweichung von wenigen Grad zur Zylinderachse stört die Funktion nicht.
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Die als Gewindeeingriff für eine Schraube dienende Zähnung 4 wird so gewählt, dass sie der Steigung des Schraubengewindes entspricht. Hierbei kann es sich um ein metrisches Gewinde, ein Zollgewinde, oder auch um andere Gewindetypen handeln. Die Steigung beträgt typischerweise 0,5–2 mm. Die Erfindung soll vorzugsweise zur Befestigung eines Näherungsschalters auf einer Unterlage, aber auch zur Verschraubung von Gehäuseteilen miteinander dienen. Zu diesem Zweck wird ein Gehäuseabschnitt 6 des Näherungsschalters mit einer Bohrung 7 versehen, oder das Gehäuse so gestaltet, dass eine Bohrung 7 zur Aufnahme des zylindrischen Klemmteils 1 eingebracht werden kann. So erhält der Nutzer die Möglichkeit, erst bei der Montage am Einsatzort eine Bohrung in den dafür vorgesehen Gehäusebereich 6 zu setzen und damit über die exakte Lage des Gewindeeinsatzes 1 zu entscheiden. Eine Verdrehsicherung kann auch durch die Spannkraft, des Zylindermantels 2, durch seine aufgeraute Außenfläche oder durch Verklebung in der Bohrung 7 erreicht werden. So können die Verdrehsicherung 5 und die Nut 8 entfallen. Die Sensorik des Näherungsschalters ist hierbei unerheblich. Außerdem können Gehäuseteile oder Deckel erfindungsgemäß am Näherungsschalter befestigt werden. Wegen seiner geringen Wandstärke ist der erfindungsgemäße Gewindeeinsatz für Miniaturgeräte mit geringen Wandstärken und kleinen Gewindedurchmessern wie M3 geeignet. Der erfindungsgemäße Gewindeeinsatz ist vorzugsweise zum einmaligen Gebrauch bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylindrisches Klemmteil als Gewindeeinsatz
- 2
- Blechzuschnitt, Rohteil, Zylindermantel
- 3
- Innengewindeführung, gezähnter erster Rand des Blechzuschnitts 2
- 4
- Zähnung zur Innengewindeführung, Schraubenführung, Gewinde
- 5
- Verdrehsicherung, gebogener zweiter Rand des Blechzuschnitts 2
- 6
- Gehäuseabschnitt (eines Näherungsschalters) mit einer Bohrung 7
- 7
- Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Klemmteils 1
- 8
- Nut in der Bohrung 7 zur Aufnahme der Verdrehsicherung 5
- 9
- Zentrierzapfen zur Zentrierung einer Schraube
- 10
- Öffnung für den Zentrierzapfen 9 im Blechzuschnitt 2
