DE102014115906B3

DE102014115906B3 - Verfahren zur Herstellung eines Schraubwerkzeuges für Gewindebolzen und/oder Muttern

Info

Publication number: DE102014115906B3
Application number: DE102014115906.3A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Haubs
Original assignee: Gedore Werkzeugfabrik & Co KG GmbH; Gedore-Werkzeugfabrik & Co KG GmbH
Current assignee: Gedore Werkzeugfabrik & Co KG GmbH; Gedore-Werkzeugfabrik & Co KG GmbH
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2034-11-01
Also published as: EP3017914A1; EP3017914B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubwerkzeuges für Gewindebolzen und/oder Muttern mit einer inneren Öffnung, die ein polygonales Profil (3) mit zwölf Spitzen aufweist. Um das Verfahren in einfacher Weise ausführen zu können und um schonende Schraubarbeiten für Gewindebolzen und/oder Muttern zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass eine erste Ausnehmung in einem Blockmaterial mit sechs Spitzen und einem zentrischen Schwerpunkt ausgebildet wird, dass eine zweite Ausnehmung mit einer zur ersten Ausnehmung identischen und identischem Schwerpunkt ausgebildet wird, wobei die zweite Ausnehmung um 30 Grad verdreht zur ersten Ausnehmung in dem Blockmaterial derart ausgebildet wird, dass zwölf Spitzen in der inneren Öffnung ausgebildet werden, die in gleichmäßigen Abständen zueinander über den Umfang der inneren Öffnung verteilt sind, wobei die Spitzen zur inneren Öffnung konvex und die Bereiche zwischen benachbarten Spitzen zur inneren Öffnung konkav ausgebildet werden und bei dem anschließend Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an den Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen verrundet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubwerkzeuges für Gewindebolzen und/oder Muttern mit einer inneren Öffnung, die ein polygonales Profil mit zwölf Spitzen aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Schraubwerkzeug für Gewindebolzen und/oder Muttern mit einer inneren Öffnung, die ein polygonales Profil mit zwölf Spitzen aufweist, wobei die Öffnung in einem Blockmaterial angeordnet ist.
Aus der EP 0 156 681 B1 ist ein Schraubwerkzeug für Gewindebolzen mit einer inneren Öffnung mit einem polygonalen Profil mit sechs oder zwölf Spitzen bekannt, wobei dieses Profil Auskehlungen am Ort der Spitzen aufweist, um die Kanten des Körpers des zu verschraubenden Bolzens freizulegen, wobei diese Auskehlungen von Andruckflächen flankiert sind, die dazu bestimmt sind, mit Flachseiten des Körpers in Kontakt zu treten um das Anzugs- bzw. Lösungsdrehmoment zu übertragen. Bei diesem Schraubwerkzeug sind die Andruckflächen zum inneren der Öffnung hin konvex geformt und die Lage jeder Berührungskante einer jeden Andruckfläche durch einen Abstand zur Mittelebene dieser Flachseite definiert.
Aus der US 4,930,378 A ist ein Schraubwerkzeug zum Festziehen eines hexagonalen Befestigungsmittels wie insbesondere einer Schraubenmutter oder einem Bolzenkopf bekannt. Das Schraubwerkzeug ist hierbei entweder in der ”6-Punkt” oder der ”12-Punkt” Form ausgeführt. In letzterer Form stellt das Schraubwerkzeug eine Schrauböffnung bereit, die zwölf Paar winklig zueinander ausgerichtete flache Oberflächen aufweist, die mittels gekrümmter Eingriffsflächen miteinander verbunden sind.
Ein weiteres derartiges Werkzeug ist aus der US 3 125 910 A bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Herstellung derartiger Schraubwerkzeuge bzw. eine Schraubwerkzeug anzubieten, welches in einfacher Weise ausführbar bzw. herstellbar ist, wobei die hergestellten Schraubwerkzeuge mit einer hohen Genauigkeit ausgebildet sind, sodass mit einem solchen Schraubwerkzeug für Gewindebolzen und/oder Muttern schonende Schraubarbeiten möglich sind, ohne dass Gewindebolzen und/oder Muttern im Bereich der Kontaktlinien zweier benachbarter Flächen übermäßig belastet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass eine erste Ausnehmung in einem Blockmaterial mit sechs Spitzen und einem zentrischen Schwerpunkt ausgebildet wird, dass eine zweite Ausnehmung mit Blockmaterial ausgebildet wird, welche zweite Ausnehmung mit einer zur ersten Ausnehmung identischen Form und identischem Schwerpunkt ausgebildet wird, wobei die zweite Ausnehmung um 30 Grad verdreht zur ersten Ausnehmung in dem Blockmaterial derart ausgebildet wird, dass zwölf Spitzen in der inneren Öffnung ausgebildet werden, die in gleichmäßigen Abständen zueinander über den Umfang der inneren Öffnung verteilt sind, wobei die Spitzen zur inneren Öffnung konvex und die Bereiche zwischen benachbarten Spitzen zur inneren Öffnung konkav ausgebildet werden und bei dem anschließend Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an den Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen verrundet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit aus einem Vollmaterial ein Schraubwerkzeug für Gewindebolzen und/oder Muttern hergestellt, welches eine innere Öffnung mit einem polygonalen Profit aufweist. Hierbei wird in einem ersten Schritt ein Bearbeitungswerkzeug derart eingesetzt, dass in dem Ausgangsmaterial eine erste Ausnehmung mit sechs Spitzen und einem zentrischen Schwerpunkt ausgebildet wird. Im Wesentlichen entspricht diese erste Ausnehmung der Form der Außenmantelfläche einer Mutter oder eines Kopfes eines Gewindebolzens. Die erste Ausnehmung weist somit sechs Flächen auf, die insgesamt ein Hexagon bilden, wobei benachbarte Flächen gemeinsame Bereiche aufweisen, die als Spitzen bezeichnet sind, wobei diese Spitzen relativ zum zentrischen Schwerpunkt der ersten Ausnehmung kreisbogenabschnittförmig ausgebildet sind und insgesamt konvex verlaufen. Die Flächen selbst sind ebenfalls kreisbogenabschnittförmig ausgebildet und leicht konkav zum zentrischen Schwerpunkt der ersten Ausnehmung ausgerichtet.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung dieses Schraubwerkzeuges wird das Bearbeitungswerkzeug derart angesetzt, dass dieses Bearbeitungswerkzeug eine zweite Ausnehmung in dem Ausgangsmaterial ausbildet, welche zweite Ausnehmung mit einer zur ersten Ausnehmung identischen Form und identischem Schwerpunkt ausgebildet wird. Jedoch ist das Verarbeitungswerkzeug bei der Ausbildung der zweiten Ausnehmung um 30 Grad relativ zur ersten Ausnehmung verdreht angesetzt, sodass bei der Ausbildung der zweiten Ausnehmung ebenfalls sechs Spitzen ausgebildet werden. Insgesamt erhält die innere Öffnung damit ein polygonales Profil mit zwölf Spitzen, wobei die beiden Ausnehmungen identisch ausgebildet sind, sodass auch die zweite Ausnehmung über konvexe und konkave Bereiche verfügt.
In einem nächsten Schritt werden dann die zwischen den Spitzen verlaufenden Abschnitte verrundet. Hierdurch ergibt sich im Innenbereich der Öffnung eine gleichmäßige, für die Gewindebolzen und Muttern materialschonende Ausgestaltung. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Ausnehmung mit einem Abschnitt S1 zwischen gegenüberliegend angeordneten Bereichen zwischen zwei benachbarten Spitzen und einem zweiten Abstand S2 zwischen gegenüberliegend angeordneten Übergangsbereichen ausgebildet werden, wobei der Abstand S1 als hälftige Summe einer minimalen und einer maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1 entsprechend ausgebildet wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die abschließend hergestellte Öffnung mit dem polygonalen Profil zwischen der minimal erforderlichen und der maximal erlaubten Schlüsselweite liegt.
Ergänzend ist vorgesehen, dass der Abstand 32 mit der maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1 ausgebildet wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bereiche zwischen den sechs Spitzen der ersten Ausnehmung und den sechs Spitzen der zweiten Ausnehmung zur inneren Öffnung konkav ausgebildet werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Anlageflächen der inneren Öffnung nicht in unmittelbarer Nähe der Kantenbereiche des Gewindebolzens bzw. der Muttern anliegen. Eine hohe Belastung dieser Bereiche würde zu einer Verrundung des Gewindebolzens bzw. der Mutter führen, was mit derartigen Werkzeugen verhindert werden soll, insbesondere wenn derartige Werkzeuge als Kraftschrauber-Einsätze verwendet werden.
Es ist bei einem derartigen Schraubwerkzeug möglich, einen optimal verteilten Krafteinfluss mit höheren Drehmomenten zu übertragen. Selbst bei abgenutzten Schraubköpfen von Gewindebolzen oder Muttern wird ein sicheres Lösen ohne Durchrutschen des Werkzeuges durch die schonende Drehmomentübertragung gewährleistet. Gleichzeitig wird die Kraft auf die Flanken des Schraubenkopfes bzw. die Mutter gleichmäßig verteilt, sodass die Kerbwirkung verhindert ist und ein Runddrehen des Schraubkopfes verhindert.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verrundung der als Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an die Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen mit einem Radius erfolgt, der im Wesentlichen übereinstimmend mit dem Radius der Übergangsbereiche zwischen den Spitzen und den sich daran anschließenden Bereichen einer jeden Ausnehmung ausgebildet wird. Es ergibt sich somit ein gleichförmiges Wellenprofil im gesamten Innenflächenbereich der inneren Öffnung, sodass spitze oder scharfe Kanten, die zu einer erhöhten Druckbelastung der Muttern oder Schraubbolzen führen können vermieden sind.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Radius der verrundeten Bereiche abweichend, insbesondere kleiner zum Radius der Bereiche zwischen zwei Spitzen der ersten bzw. der zweiten Ausnehmung ausgebildet wird. Des Weiteren ist schließlich vorgesehen, dass die innere Öffnung abschließend auf die erforderliche Schlüsselweite skaliert wird.
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren können Schraubwerkzeuge hergestellt werden, die eine bessere Anschmiegung der Werkzeugflächen an die Außenflächen einer Mutter bzw. eines Bolzens ermöglichen, da die minimale Schlüsselweite für die Konstruktion und Ausbildung der Werkzeugflächen berücksichtigt ist. Demnach ist das Konstruktionsmaß, also dementsprechend das „Nennmaß” eines die Werkzeugflächen aufweisenden Inneraums des Werkzeugs durch den Mittelwert der minimalen und maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 ausgebildet. Hieraus ergibt sich ein geringerer Verdrehwinkel des Werkzeugs relativ zum Bolzen oder zur Mutter bis zum Kontakt zwischen den Werkzeugflächen und den Außenflächen der Mutter bzw. des Bolzens. Die bessere Anschmiegung ist auch ein Resultat des geringeren Verdrehwinkels in Kombination mit einem größeren Radius der konvexen Innenfläche des Werkzeugs. Hieraus resultiert eine geringere Belastung, insbesondere Kantenbelastung des Werkzeugs und der Mutter bzw. des Schraubkopfes eines Bolzens.
Die Lösung der Aufgabe wird bei einem Schraubwerkzeug durch die Merkmale des Anspruchs 8 erzielt. Entsprechende Vorteile auch der Weiterbildungen nach den Unteransprüchen ergeben sich aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung:
In der Zeichnung zeigen:
1: eine erste Ausnehmung eines Schraubwerkzeuges;
2: die erste Ausnehmung gemäß 1 mit einer überlagerten zweiten Ausnehmung;
3: eine innere Öffnung eines Schraubwerkzeuges bestehend aus der ersten und der zweiten Ausnehmung gemäß 2 und
4: die innere Öffnung gemäß 3 mit Bemaßung für eine Schlüsselweite 50.
1 zeigt eine erste Ausnehmung 1, die in einem nicht näher dargestellten Blockmaterial mit sechs Spitzen 2 ausgebildet ist und Teil eines polygonalen Profils 3 darstellt, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist.
Die erste Ausnehmung hat einen zentrischen Schwerpunkt 4 und besteht neben den Spitzen 2 aus Bereichen 5, sodass die erste Ausnehmung 1 ein Hexagon bildet.
Die Spitzen 2 sind relativ zum Schwerpunkt 4 konvex ausgebildet und weisen einen Radius R1 auf. Die Bereiche 5 sind zum Schwerpunkt konkav ausgebildet, wobei die Bereiche 5 einen Radius R3 aufweisen.
Des Weiteren ist zu erkennen, dass die sechs Spitzen 2 der ersten Ausnehmung 1 in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind. Ein Übergangsbereich 6 zwischen den Spitzen 2 und den Bereichen 5 ist ebenfalls zum Schwerpunkt 4 hin konkav ausgebildet, wobei jeder Übergangsbereich 6 einen Radius R2 aufweist. Des Weiteren zeigt 1 eine Länge S1, die den Abstand zwischen gegenüberliegend angeordneten Bereichen 5 im Bereich ihrer Mittelsenkrechten darstellt. Diese Länge S1 entspricht der hälftigen Summe der abschließend einzustellenden minimalen Schlüsselweite und der maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1.
Eine weitere Länge S2 zwischen einander gegenüberliegenden Übergangsbereichen 6 ist ebenfalls in der 1 dargestellt. Diese Länge S2 entspricht der maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1.
Schließlich zeigt 1 eine Länge E, welche sich zwischen einander gegenüberliegend angeordneten Spitzen 2 erstreckt und dem Produkt aus der Länge S1 und 1,1577 entspricht. Der Radius R1 entspricht der Länge S1 multipliziert mit 0,07, wohingegen der Radius R2 der Länge S1 multipliziert mit 0,049 entspricht, sodass sich R3 aus S1, S2 und R1 vor einem Verrunden mit R2 ergibt.
in 2 ist die erste Ausnehmung 1 gemäß 1 dargestellt und mit einer zweiten Ausnehmung 7 überlagert, bei der die zweite Ausnehmung 7 um 30 Grad zur ersten Ausnehmung 1 angeordnet ist und die zweite Ausnehmung 7 mit der Form der ersten Ausnehmung 1 exakt übereinstimmt und den gleichen Schwerpunkt 4 aufweist.
Nachdem die beiden Ausnehmungen 1 und 7 in das nicht näher dargestellte Blockmaterial eingebracht sind, ergibt sich im Wesentlichen eine innere Öffnung 8 gemäß 3. In einem nächsten Schritt des Verfahrens wird nun der Bereich zwischen zwei jeweils benachbarten Spitzen 2 mit dem Radius R2 verrundet, sodass sich ein gleichmäßiges Wellenprofil gemäß 3 ergibt.
Schließlich wird die erforderliche Schlüsselweite gemäß 4 skaliert. Für eine Schlüsselweite 50 nach ISO 691 Toleranzklasse 1, bei der die minimale Schlüsselweite 50,10 mm und die maximale Schlüsselweite 50,60 mm betragen, ergibt sich das in 4 dargestellte Konstruktionsmaß von 50,35 mm, sowie die Länge E mit 58,14 mm. Der Radius R1 beträgt bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel 3,52 mm, wohingegen der Radius R3 409,88 mm und der Radius R2 2,47 mm beträgt. Benachbarte Spitzen 2 sind um 30 Grad zueinander versetzt angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: erste Ausnehmung
2: Spitze
3: Profil
4: Schwerpunkt
5: Bereich
6: Übergangsbereich
7: zweite Ausnehmung
8: innere Öffnung
R1: Radius
R2: Radius
R3: Radius
S1: Länge
S2: Länge
E: Länge

Claims

Verfahren zur Verstellung eines Schraubwerkzeuges für Gewindebolzen und/oder Muttern mit einer inneren Öffnung, die ein polygonales Profil mit zwölf Spitzen aufweist, bei dem – eine erste Ausnehmung in einem Blockmaterial mit sechs Spitzen und einem zentrischen Schwerpunkt ausgebildet wird. – eine zweite Ausnehmung in dem Blockmaterial ausgebildet wird, welche zweite Ausnehmung mit einer zur ersten Ausnehmung identischen Form und identischem Schwerpunkt ausgebildet wird, – wobei die zweite Ausnehmung um 30° verdreht zur ersten Ausnehmung in dem Blockmaterial derart ausgebildet wird, dass zwölf Spitzen in der inneren Öffnung ausgebildet werden, die in gleichmäßigen Abständen zueinander über den Umfang der inneren Öffnung verteilt sind, – wobei die Spitzen zur inneren Öffnung konvex und die Bereiche zwischen benachbarten Spitzen zur inneren Öffnung konkav ausgebildet werden – und bei dem anschließend Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an die Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen verrundet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Ausnehmung mit einem ersten Abstand S1 zwischen gegenüberliegend angeordneten Bereichen zwischen zwei benachbarten Spitzen und einem zweiten Abstand S2 zwischen gegenüberliegend angeordneten Übergangsbereichen ausgebildet werden, wobei der Abstand S1 als hälftige Summe einer minimalen und einer maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1 entsprechend ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand S2 mit der maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1 ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche zwischen den sechs Spitzen der ersten Ausnehmung und den sechs Spitzen der zweiten Ausnehmung zur inneren Öffnung konkav ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung der als Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an die Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen mit einem Radius erfolgt, der im Wesentlichen übereinstimmend mit dem Radius der Übergangsbereiche zwischen den Spitzen und den sich daran anschließenden Bereichen einer jeden Ausnehmung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der verrundeten Bereiche abweichend, insbesondere kleiner zum Radius der Bereiche zwischen zwei Spitzen der ersten bzw. der zweiten Ausnehmung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Öffnung abschließend auf die erforderliche Schlüsselweite skaliert wird.
Schraubwerkzeug für Gewindebolzen und/oder Muttern mit einer inneren Öffnung, die ein polygonales Profil mit zwölf Spitzen aufweist, wobei die Öffnung in einem Blockmaterial angeordnet ist und das polygonale Profil aus einer ersten Ausnehmung mit sechs Spitzen und einem zentrischen Schwerpunkt sowie einer zweiten Ausnehmung ausgebildet ist, welche zweite Ausnehmung eine zur ersten Ausnehmung identische Form und einen identischen Schwerpunkt aufweist wobei die zweite Ausnehmung um 30° verdreht zur ersten Ausnehmung in dem Blockmaterial derart angeordnet wird, dass zwölf Spitzen in der inneren Öffnung ausgebildet sind, die in gleichmäßigen Abständen zueinander über den Umfang der inneren Öffnung verteilt sind wobei die Spitzen zur inneren Öffnung konvex und die Bereiche zwischen benachbarten Spitzen zur inneren Öffnung konkav ausgebildet sind und wobei die Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an die Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen verrundet sind.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Ausnehmung mit einem ersten Abstand S1 zwischen gegenüberliegend angeordneten Bereichen zwischen zwei benachbarten Spitzen und einem zweiten Abstand S2 zwischen gegenüberliegend angeordneten Übergangsbereichen angeordnet sind, wobei der Abstand S1 als hälftige Summe einer minimalen und einer maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1 entsprechend ausgebildet ist.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand S2 mit der maximalen Schlüsselweite nach ISO 691 Toleranzklasse 1 übereinstimmend ausgebildet ist.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche zwischen den sechs Spitzen der ersten Ausnehmung und den sechs Spitzen der zweiten Ausnehmung zur inneren Öffnung konkav ausgebildet sind.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung der als Übergangsbereiche zwischen jeder Spitze und den sich an die Spitzen anschließenden konkav zur inneren Öffnung ausgebildeten Bereichen mit einem Radius ausgebildet ist, der im Wesentlichen übereinstimmend mit dem Radius der Übergangsbereiche zwischen den Spitzen und den sich daran anschließenden Bereichen einer jeden Ausnehmung ist.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der verrundeten Bereiche abweichend, insbesondere kleiner als der Radius der Bereiche zwischen zwei Spitzen der ersten bzw. der zweiten Ausnehmung ausgebildet ist.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Öffnung auf die erforderliche Schlüsselweite skaliert ist.