DE102016114824A1

DE102016114824A1 - Werkzeug zum Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102016114824A1
Application number: DE102016114824.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Marxkors
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-02-15
Also published as: HUE054727T2; US20190176309A1; JP6782353B2; WO2018028939A1; JP2019524463A; BR112019002587A2; CN109641346B; CN109641346A; DK3490755T3; US11345004B2; KR20190030721A; EP3490755A1; KR102221043B1; EP3490755B1

Abstract

Vorliegende Erfindung offenbart ein Werkzeug 1 zum Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes. Der in dem Werkzeug 1 eingesetzte Spindelkörper weist eine radiale Ausnehmung 30 auf, durch die ein Angriffsende 24 der Installationsklinge einen Drahtgewindeeinsatz angreift. Die radiale Ausnehmung 30 weist eine krummlinige Umfangskontur oder zumindest eine Entlastungskerbe 40 auf, die dem mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper 10 dienen.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
2. Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik sind verschiedene Werkzeuge zum Ein- oder Ausbauen von Drahtgewindeeinsätzen bekannt. Derartige Werkzeuge umfassen einen Spindelkörper, der gewöhnlich einen Antriebsabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt mit Gewinde zum Aufdrehen des Drahtgewindeeinsatzes aufweist. Im Inneren dieses Spindelkörpers ist eine Installationsklinge angeordnet. Diese Installationsklinge stellt eine langgestreckte Konstruktion mit einem mittleren Drehpunkt dar. Dieser mittlere Drehpunkt ist auch häufig der Befestigungspunkt der Installationsklinge, der durch einen im Spindelkörper vernieteten Stift gebildet wird. An einem Ende der Installationsklinge ist ein Angriffsende angeordnet, das in den Drahtgewindeeinsatz eingreift. Am anderen Ende der Installationsklinge ist häufig eine Feder angeordnet, sodass das Angriffsende in eine Eingriffsposition im Drahtgewindeeinsatz federnd vorgespannt wird.
Derartige Werkzeuge sind in EP 0 153 266 , EP 0 153 267 , EP 0 153 268 B1 , EP 0 615 818 und DE 10 2011 051 846 B1 beschrieben.
In den oben genannten Dokumenten des Standes der Technik greift jeweils ein Angriffsende der Installationsklinge durch eine radiale Ausnehmung im Spindelkörper am Drahtgewindeeinsatz an. Zu diesem Zweck weist der Drahtgewindeeinsatz beispielsweise eine entsprechende Kerbe auf. Sobald das Werkzeug zum Einbauen oder zum Ausbauen des Drahtgewindeeinsatzes in der Bauteilöffnung gedreht wird, wird das Drehmoment des Werkzeugs über das Angriffsende der Installationsklinge auf den Drahtgewindeeinsatz übertragen. Um die Stabilität des Angriffsendes der Installationsklinge zu gewährleisten, stützt sich das Angriffsende zumeist an einer radial angeordneten Anschlagfläche des Spindelkörpers ab. Die Anschlagfläche wird durch einen radialen Längenabschnitt parallel zum Radius des Spindelkörpers und einen axialen Längenabschnitt parallel zur Längsachse des Spindelkörpers aufgespannt.
Es hat sich gezeigt, dass diese radial angeordneten Anschlagflächen mechanischen Spannungsbelastungen, im Speziellen Druckkräften auf die Anschlagfläche, ausgesetzt sind, die die mechanische Stabilität des Materials des Spindelkörpers übersteigen. Diese mechanischen Belastungen wirken hauptsächlich in tangentialer Richtung bezogen auf den Spindelkörper. Dies liegt daran, dass beim Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes das Angriffsende stoßartig mit der Kraft des wirkenden Drehmoments gegen die Anschlagfläche schlägt. Diese wiederkehrende fast zyklische Belastung führt zu Materialermüdung und Materialversagen im Bereich der radialen Ausnehmung, was die Lebensdauer des Werkzeugs nachteilig verkürzt und Wartungsaufwand erzeugt. Aus diesem Grund führt diese mechanische Belastung nach einer gewissen Nutzungsdauer des Werkzeugs zu einer Beschädigung des Spindelkörpers angrenzend an das Angriffsende der Installationsklinge.
Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Werkzeug mit höherer Lebensdauer und einem geringeren Verschleiß im Vergleich zum Stand der Technik bereitzustellen.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird durch ein Werkzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein Herstellungsverfahren für dieses Werkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes weist die folgenden Merkmale auf: einen Spindelkörper mit einem Antriebsabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt für einen Drahtgewindeeinsatz, wobei der Aufnahmeabschnitt ein Gewinde zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes umfasst, eine Installationsklinge, die zumindest teilweise im Spindelkörper angeordnet ist und die ein Angriffsende umfasst, mit dem der Drahtgewindeeinsatz durch die Installationsklinge einbaubar und/oder ausbaubar ist, wobei der Spindelkörper im Aufnahmeabschnitt eine radiale Ausnehmung aufweist, in der das Angriffsende der Installationsklinge zumindest zeitweise angeordnet ist und die einen krummlinigen Umfangsverlauf und/oder zumindest eine Entlastungskerbe zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper umfasst.
Wie oben bereits diskutiert worden ist, besitzen die radialen Ausnehmungen im Spindelkörper zum Durchgriff des Angriffsendes der Installationsklinge eine eckige Gestalt. Diese liegt in Form eines Fensters oder eines eckigen U-förmigen Ausschnitts vor. Gerade diese eckige Formgestaltung der radialen Ausnehmung führt bei einem Abstützen des Angriffsendes an den Rändern der radialen Ausnehmung zu mechanischen Spannungsspitzen in den Eckbereichen der radialen Ausnehmung. Diese Spannungsspitzen überlasten aufgrund der zumeist zyklischen Belastung während der Nutzung des Werkzeugs das Material des Spindelkörpers. Diese Überlastzustände erzeugen ein Versagen des Materials des Spindelkörpers im Bereich der radialen Ausnehmung, wodurch Risswachstum, Materialausbrüche sowie Festigkeitsverluste im Material des Spindelkörpers erzeugt werden. Gemäß einer Alternative vorliegender Erfindung werden daher zur Ausgestaltung dieser radialen Ausnehmung keine eckigen Konturen genutzt. Stattdessen weist die radiale Ausnehmung einen krummlinigen Umfangsverlauf auf. Dieser krummlinige Umfangsverlauf sorgt dafür, dass auftretende mechanische Spannungen nicht in einem Punkt konzentriert werden. Stattdessen verteilen sich diese auftretenden mechanischen Spannungen, beispielsweise durch das Abstützen des Angriffsendes an den Rändern der radialen Ausnehmung auf den zur Verfügung stehenden gesamten Rand der radialen Ausnehmung. Auf diese Weise werden diese vorhandenen mechanischen Spannungen über eine größere Fläche an den Spindelkörper abgegeben und vermeiden auf diese Weise Überlastzustände im Material des Spindelkörpers.
Gemäß einer weiteren Alternative vorliegender Erfindung ist in der radialen Ausnehmung des Spindelkörpers mindestens eine Entlastungskerbe vorgesehen. Diese Entlastungskerbe hebt ebenfalls den eckigen Verlauf der radialen Ausnehmung auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Entlastungskerbe quer zur Umfangskontur der radialen Ausnehmung und bevorzugt außerhalb von Anschlagflächen. Auf diese Weise wird gerade dem Randbereich der radialen Ausnehmung zusätzlicher Bewegungsspielraum bereitgestellt, sodass beispielsweise besonders belastete Bereiche zum Abbau mechanischer Spannungen nachgeben können. Da belastete Bereiche aufgrund der Entlastungskerbe nicht durch benachbarte Randbereiche der radialen Ausnehmung festgehalten werden, nutzt der radiale Randbereich der Ausnehmung angrenzend an eine Entlastungskerbe die elastischen Materialeigenschaften des Spindelkörpers aus und baut mechanische Spannungsbelastungen ab. Da die hier stattfindende Materialbelastung lediglich das elastische Materialverhalten nutzt und nicht zu einer plastischen Verformung führt, rufen diese mechanischen Belastungen auch nicht ein Versagen des Spindelkörpers im Bereich der radialen Ausnehmung hervor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die radiale Ausnehmung zumindest eine radial angeordnete Anschlagfläche auf, an der das Angriffsende der Installationsklinge bei Drehung des Spindelkörpers abstützbar ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die Kontur der radialen Ausnehmung außerhalb der zumindest einen radialen Anschlagfläche bogenförmig ausgebildet. Diese bevorzugte bogenförmige Gestaltung dient der Vermeidung von Eckbereichen in der radialen Ausnehmung, die zu einer Konzentration mechanischer Spannungen führen können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung stellt die mindestens eine Entlastungskerbe eine Vertiefung im Umfangsverlauf der radialen Ausnehmung dar, die außerhalb und vorzugsweise angrenzend an die mindestens eine Anschlagfläche angeordnet ist.
Aufgrund der praktischen Erfahrungen bei der Nutzung des Ein- und/oder Ausbauwerkzeugs für Drahtgewindeeinsätze hat sich gezeigt, dass die mechanischen Belastungen des Spindelkörpers auf die mindestens eine radiale Anschlagfläche der radialen Ausnehmung beschränkt sind. Um die in diesem Bereich auftretenden mechanischen Spannungen abzubauen, ist es bevorzugt, die mindestens eine Entlastungskerbe angrenzend an die radiale Anschlagfläche anzuordnen. Auf diese Weise wird der radialen Anschlagfläche bevorzugt ein zusätzlicher Bewegungsspielraum zur Verfügung gestellt, da der Spindelkörper im Bereich der radialen Ausnehmung elastisch ausweichen kann.
Zur Entlastung der radialen Ausnehmung erstreckt sich die Entlastungskerbe vorzugsweise zumindest teilweise in axialer Richtung des Spindelkörpers und weist eine gerade oder eine krummlinige Form auf. In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, dass die mindestens eine Entlastungskerbe bogenförmig ausgebildet ist, wobei die Bogenform in einer Richtung abgewandt von der zumindest einen benachbarten Anschlagfläche ausläuft. Gerade diese bevorzugte Formgebung ist ausschlaggebend dafür, dass tatsächlich mechanische Spannungen an der Anschlagfläche abgebaut werden. Zudem wird mithilfe dieser Formgebung und der bevorzugten Tiefe der Entlastungskerbe das Federverhalten der radialen Ausnehmung, insbesondere der Anschlagflächen, sowie der mechanische Spannungsverlauf innerhalb des Spindelkörpers positiv, d.h. in Richtung einer Spannungsreduktion, beeinflusst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist für jede Anschlagfläche der radialen Ausnehmung mindestens eine Entlastungskerbe vorgesehen.
Vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Herstellungsverfahren für ein Werkzeug zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes, das die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Spindelkörpers mit einem Antriebsabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt, wobei der Aufnahmeabschnitt ein Gewinde zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes aufweist, Erzeugen einer radialen Ausnehmung innerhalb des Aufnahmeabschnitts, die einen krummlinigen Umfangsverlauf und/oder zumindest eine Entlastungskerbe zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper umfasst, Bereitstellen und Anordnen einer Installationsklinge im Spindelkörper, sodass ein Angriffsende der Installationsklinge zumindest zeitweise in der radialen Ausnehmung angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist es bevorzugt, die radiale Ausnehmung mit mindestens einer radial angeordneten Anschlagfläche bereitzustellen. Zudem werden vorzugsweise Entlastungskerben mit einer axialen Erstreckung bezogen auf den Spindelkörper vorgesehen, die eine gerade oder eine krummlinige Form aufweisen.
4. Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen
Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Werkzeug zum Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes aus dem Stand der Technik mit einer radialen Ausnehmung,
2 eine schematische Darstellung eines Aufnahmeabschnitts eines aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugs,
3 eine schematische Darstellung des Aufnahmeabschnitts des Werkzeugs gemäß 1 aus dem Stand der Technik,
4 eine bevorzugte Ausführungsform der radialen Ausnehmung gemäß vorliegender Erfindung,
5 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufnahmeabschnitts des Werkzeugs,
6 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufnahmeabschnitts mit radialer Ausnehmung und Entlastungskerbe,
7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufnahmeabschnitts mit radialer Ausnehmung und Entlastungskerbe,
8a, b weitere bevorzugte Ausführungsformen der Entlastungskerbe in der radialen Ausnehmung und
9 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens vorliegender Erfindung.
5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Stand der Technik sind verschiedene Werkzeuge zum Ein- und Ausbau von Drahtgewindeeinsätzen bekannt, wie oben diskutiert worden ist. Beispielgebend zeigt 1 ein derartiges Werkzeug 1. Das Werkzeug 1 umfasst einen Spindelkörper 10, der über einen Antriebsabschnitt 5 automatisch und/oder manuell gedreht werden kann. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsabschnitts 5, der in einem passenden Futter einer Antriebseinheit befestigbar ist. Zur manuellen Drehung des Werkzeugs 1 ist bevorzugt ein quer zur Längsachse L des Werkzeugs 1 angeordneter Steg oder Arm vorgesehen (nicht gezeigt).
Der Spindelkörper 10 weist an einem dem Antriebsabschnitt 5 gegenüberliegenden Ende einen Aufnahmeabschnitt 20 für den Drahtgewindeeinsatz (nicht gezeigt) auf. Der Aufnahmeabschnitt 20 ist in der Ausschnittsvergrößerung der 1 zu erkennen.
Der Aufnahmeabschnitt 20 umfasst ein Gewinde 2 zum Aufspindeln oder Aufdrehen des Drahtgewindeeinsatzes oder eine gewindelose Oberfläche (nicht gezeigt) zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes.
Innerhalb des Spindelkörpers 10 ist zumeist eine axiale Aussparung (nicht gezeigt) vorgesehen, in der eine ebenfalls nicht gezeigte Installationsklinge angeordnet ist. Derartige Installationsklingen sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus DE 10 2011 051 846 B1 , EP 1 838 499 B1 , EP 0 153 267 B1 , EP 0 615 818 A1 und WO 2012/062604 , die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Die Installationsklinge weist ein Angriffsende 24 auf, wie es illustrierend in den 2 und 3 gezeigt ist. Das Angriffsende 24 ragt aus dem Inneren des Spindelkörpers 10 in eine radiale Ausnehmung 30 im Spindelkörper 10 oder darüber hinaus nach außen. In Abhängigkeit von der aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktion des Werkzeugs 1 und der Anordnung der Installationsklinge im Spindelkörper 10 ist das Angriffsende 24 der Installationsklinge permanent oder zeitweise in der radialen Ausnehmung 30 angeordnet. Die Installationsklinge ist im Spindelkörper 10 gezielt schwenkbar oder verkippbar oder allgemein bewegbar. Darauf aufbauend wird je nach Betriebsart des Werkzeugs 1 das Angriffsende 24 in die radiale Ausnehmung 30 bewegt, um an einem Drahtgewindeeinsatz anzugreifen. In gleicher Weise ist das Angriffsende 24 aus der radialen Ausnehmung 30 ins Innere des Spindelkörpers 10 entfernbar. Daraus folgt, dass das Angriffsende 24 zumindest teilweise in der radialen Ausnehmung 30 angeordnet ist.
Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung besitzt die radiale Ausnehmung 30 die Form eines Fensters (siehe 2), sodass sie umfänglich durch den Spindelkörper 10 begrenzt ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die radiale Ausnehmung 30 ähnlich einer in axialer Richtung verlaufenden Nut im Spindelkörper 10 ausgebildet (siehe 3). Es ist ebenfalls bevorzugt, die radiale Ausnehmung 30 (nicht gezeigt) als L-förmige Fläche darzustellen, wenn beispielsweise das Werkzeug nur in einer Drehrichtung verwendet wird. In diesem Fall würde die L-förmige radiale Ausnehmung 30 nur einseitig eine Anschlagfläche 32 zur Verfügung stellen. Allgemein stellt die radiale Ausnehmung 30 eine Öffnung im Spindelkörper 10 in radialer Richtung dar, also senkrecht zur Längsachse des Spindelkörpers 10. Diese radiale Öffnung weist bevorzugt eine gewisse Breite angepasst an die Größe des Angriffsendes 24 sowie eine bestimmte Länge parallel zur Längsachse L des Spindelkörpers 10 auf.
Der Spindelkörper 10 wird zum Einbauen und/oder zum Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes um seine Längsachse L gedreht, wie in den 1–3 durch die Pfeile D (Drehrichtung) angedeutet ist. Sobald das Angriffsende 24 während dieser Drehbewegung in einen Drahtgewindeeinsatz eingreift, wird das Angriffsende 24 gegen eine der einander gegenüberliegend angeordneten Anschlagflächen 32 der radialen Ausnehmung 30 gedrückt und stützt sich dort ab. Vorzugsweise umfasst die radiale Ausnehmung 30 mindestens eine Anschlagfläche 32. Wird das Werkzeug nur zum Einbauen oder nur zum Ausbauen von Drahtgewindeeinsätzen genutzt, ist nur eine Anschlagfläche 32 in Eindrehrichtung bzw. in Ausdrehrichtung D ausreichend. Wird hingegen das Werkzeug 1 für den Ein- und Ausbau von Drahtgewindeeinsätzen verwendet, sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Anschlagflächen 32 bevorzugt.
Eine Umfangskontur bzw. ein Umfangsverlauf 34 der radialen Ausnehmung 30 ist in bekannten Werkzeugen eckig ausgebildet, wie in den 1–3 zu erkennen ist. Aus dieser Formgestaltung folgt, dass die Anschlagfläche 32 zur Abstützung des Angriffsendes 24 beim Ein- oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes durch jeweils zwei Eckbereiche 36 begrenzt ist. Diese Eckbereiche 36 erzeugen mechanische Spannungsspitzen im Spindelkörper 10 während des Gebrauchs des Werkzeugs 1.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die radiale Ausnehmung 30 mit Verrundungen 38 ausgestattet, um die mechanischen Spannungsspitzen zu reduzieren. Die Verrundungen 38 werden anstelle der Eckbereiche 36 angeordnet. Diese Verrundungen 38 sind nicht eckig und besitzen einen bogenförmigen (4) oder krummlinigen Verlauf. Auf diese Weise werden mechanische Belastungen an den Anschlagflächen 32 in den Spindelkörper 10 abgeleitet, ohne Spannungsspitzen zu erzeugen. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Verrundungen 38 knochenförmig auszubilden. Derartige Verrundungen 38 sind sowohl in einem Aufnahmeabschnitt 20 mit (siehe 5) oder ohne Gewinde 22 (siehe 4) wie auch in einer umfänglich geschlossenen (siehe 4) oder in einer einseitig offenen radialen Ausnehmung 30 (siehe 5) nutzbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die radiale Ausnehmung 30 des Aufnahmeabschnitts 20 mindestens eine Entlastungskerbe 40 auf. Unterschiedliche bevorzugte Ausgestaltungen der Entlastungskerbe 40 sind in den 6 und 7 dargestellt. Die Formgebung der Entlastungskerbe 40 ist aber nicht begrenzt auf die gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Im Weiteren wird die Entlastungskerbe 40 am Beispiel einer nutförmigen radialen Ausnehmung 30 erläutert und gilt in gleicher Weise auch für eine radiale Ausnehmung 30 mit geschlossener Umfangskontur 34.
Bevorzugt ist die Entlastungskerbe 40 angrenzend an eine Anschlagfläche 32 angeordnet, um den Abbau und die Ableitung der dort auftretenden mechanischen Spannungen ins Material des Spindelkörpers 10 zu unterstützen. Somit bildet bevorzugt die Entlastungskerbe 40 eine Vertiefung im und senkrecht zum Umfangsverlauf 34 der radialen Ausnehmung 30.
Weiterhin bevorzugt ist die mindestens eine Entlastungskerbe 40 anstelle eines Eckbereichs 36 angeordnet. Auf diese Weise wird durch die Entlastungskerbe 40 der starre Verbund zwischen der Anschlagfläche 32 und einer Querfläche 33 der radialen Ausnehmung 30 gelöst, um der Anschlagfläche 32 zusätzliche Flexibilität bzw. Bewegungsfreiheit im Rahmen der Eigenschaften des Materials des Spindelkörpers 10 zu geben. Die Entlastungskerbe 40 ermöglicht somit bevorzugt ein zusätzliches Nachgeben der Anschlagfläche 32 in Bezug auf die mechanischen Belastungen durch das Angriffsende 24. Auf diese Weise werden mechanische Spannungsspitzen von der Anschlagfläche 32 in die axiale Tiefe des Spindelkörpers 10, also zum geschlossenen Ende der Entlastungskerbe 40 hin, verlagert.
Um den Spindelkörper 10 in seiner Stabilität zu unterstützen, ist ein Material in Kombination mit einer Härtevorgabe mit Bezug zu optimaler Rissunempfindlichkeit bei geringer plastischer Verformung und guter Verschleißfestigkeit bevorzugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird ein ausscheidungshärtender Stahl mit der Kennzeichnung 1.2709 ESU mit einer bevorzugten Härte im Bereich von 50 bis 58 HRC, bevorzugt 54 HRC, eingesetzt. Es ist ebenfalls bevorzugt, martensithärtenden Stahl gemäß 1.2550 altern. 1.2767 ESU mit 52 HRC einzusetzen. Alternativ wird auch bevorzugt Hartmetall als Spindelkörpermaterial verwendet, welches basierend auf abgestimmten Sinterverfahren seine Materialeigenschaften erhalten hat.
Vorzugsweise ist angrenzend an jede Anschlagfläche 32 oder nur angrenzend an eine ausgewählte Anschlagfläche 32 mindestens eine Entlastungskerbe 40 angeordnet. Weiter bevorzugt ist anstelle jedes Eckbereichs 36 oder nur anstelle ausgewählter Eckbereiche 36 jeweils eine Entlastungskerbe 40 vorgesehen. Es ist daher bevorzugt, die geschlossene radiale Ausnehmung 30 mit einer oder mit zwei Entlastungskerben 40 pro Anschlagfläche 32 auszustatten. Es ist ebenfalls bevorzugt, die offene nutförmige radiale Ausnehmung 30 mit einer Entlastungskerben 40 pro Anschlagfläche 32 auszustatten.
Die Entlastungskerbe 40 verläuft bevorzugt zumindest mit einem Teilbereich ihrer Länge in axialer Richtung des Spindelkörpers 10. Dieser Verlauf ist gerade oder krummlinig oder stellt eine Kombination von Abschnitten beider Verlaufsformen dar. Des Weiteren ist es bevorzugt, einen zunächst geradlinigen axialen Verlauf in einen bogenförmigen Abschnitt übergehen zu lassen. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Ende der Bogenform von der Anschlagfläche 32 abgewandt ist (siehe 6 und 7).
Anhand des Vergleichs der 6 und 7 ist ebenfalls erkennbar, dass die Entlastungskerbe 40 bevorzugt ein j-ähnliche Form (siehe 6) oder eine Komma-ähnliche Form (siehe 7) aufweist.
Unabhängig von der Form der Entlastungskerbe 40 hat sich anhand der bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung gezeigt, dass sich mit zunehmender Tiefe T der Entlastungskerbe 40 in axialer Richtung des Spindelkörpers 10 eine Reduktion der mechanischen Belastung der Entlastungskerbe 40 und somit des Materials des Spindelkörpers 10 einstellt. Dies ist anhand der exemplarischen Spannungswerte der 6 und 7 erkennbar. Bei einer Tiefe T von ca. einem Gewindegang in 6 wird eine mechanische Spannungsreduktion auf 420 MPa erzielt. Bei einer Tiefe T von ca. 1,5 Gewindegängen in 7 wird eine mechanische Spannungsreduktion auf ca. 340 MPa erzielt. Somit ist es bevorzugt, die Entlastungskerbe 40 mit einer möglichst großen Tiefe auszustatten. Diese Tiefe T hat vorzugsweise einen Wert aus dem Bereich von 0,5·ST ≤ T ≤ 4·ST, weiter bevorzugt von 1,0·ST ≤ T ≤ 3,5·ST und insbesondere von T = 1,5·ST, wobei ST die Steigung des Gewindes des Spindelkörpers bezeichnet. Vorzugsweise beginnt die Entlastungskerbe 40 am Gewindegrund und endet auf der Gewindespitze. Die Entlastungskerbe 40 hat eine bevorzugte Breite B_K im Verlauf der Umfangsrichtung des Spindelkörpers 10 im Bereich von 0,15 mm ≤ B_K ≤ 0,5 mm, bevorzugt B_K = 0,3 mm.
8a, b zeigt beispielgebend weitere bevorzugte Verläufe von Entlastungskerben 40. So erstreckt sich die Entlastungskerbe 40 der 8a in einem krummlinigen Verlauf bis zu einer Tiefe von T = 3,5·ST. Hier ist auch eine geringere Tiefe bevorzugt, wenn die mechanischen Belastungen der Anschlagfläche 32 dies zulassen. 8b zeigt eine bevorzugte Entlastungskerbe 40, die in Richtung Anschlagfläche 32 geneigt ist.
Zur bevorzugten Herstellung des Werkzeugs 1 (siehe 9) wird zunächst im Schritt S1 der Spindelkörper 10 mit dem Antriebsabschnitt 5 und dem Aufnahmeabschnitt 20 hergestellt. Nachfolgend wird im Schritt S2 die radiale Ausnehmung 30 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 20 erzeugt. Die radiale Ausnehmung 30 weist dann zumindest eine der oben beschriebenen bevorzugten Formmerkmale zur mechanischen Spannungsentlastung auf.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt S3 wird der Spindelkörper 10 mit radialer Ausnehmung 30 und Entlastungskerbe 40 oder Verrundung 38 mit einem Strahlmittel bestrahlt. Das Strahlmittel wird vorzugsweise mittels Druckluft beschleunigt und auf die äußere Oberfläche des Spindelkörpers 10 gerichtet. Auf diese Weise werden vorzugsweise Körperkanten des Spindelkörpers 10 abgerundet und/oder die Oberfläche des Spindelkörpers 10 verdichtet. Als Strahlmittel eignen sich abrasive Mittel sowie nicht abrasive Mittel. Beispielhafte Strahlmittel sind Sand, Schlackestrahlmittel, Korund, Kunststoff und/oder Hartguss oder Stahlguss. Mit bevorzugten Glasperlen wird eine geringe plastische Verformung der Oberfläche des Spindelkörpers 10 erreicht. Diese führt bevorzugt zu einer Eigenspannung im Spindelkörper 10, wodurch die Oberflächenhärte und die Dauerfestigkeit erhöht werden.
Abschließend wir im Schritt S4 die Installationsklinge bereitgestellt und im Schritt S4 im Spindelkörper 10 derart angeordnet, dass das Angriffsende 24 der Installationsklinge in der radialen Ausnehmung 30 angeordnet ist. Weiterhin bevorzugt wird im Rahmen des Herstellungsverfahrens in der radialen Ausnehmung 30 mindestens eine der radialen Anschlagflächen 32 bereitgestellt. Zudem ist es bevorzugt, die oben diskutierte Entlastungskerbe 40 mit axiale Erstreckung bezogen auf den Spindelkörper 10 derart bereitzustellen, dass sie eine gerade oder eine krummlinige Form aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeug
5: Antriebsabschnitt
10: Spindelkörper
20: Aufnahmeabschnitt
22: Gewinde
24: Angriffsende
30: radiale Ausnehmung
32: Anschlagfläche
33: Querfläche
34: Umfangskontur
36: Eckbereich
38: Verrundung
40: Entlastungskerbe
L: Längsachse
D: Drehrichtung
ST: Steigung des Gewindes des Spindelkörpers
B_K: Breite der Entlastungskerbe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0153266 [0003]
EP 0153267 [0003]
EP 0153268 B1 [0003]
EP 0615818 [0003]
DE 102011051846 B1 [0003, 0031]
EP 1838499 B1 [0031]
EP 0153267 B1 [0031]
EP 0615818 A1 [0031]
WO 2012/062604 [0031]

Claims

Werkzeug (1) zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes, das die folgenden Merkmale aufweist: a. einen Spindelkörper (10) mit einem Antriebsabschnitt (5) und einem Aufnahmeabschnitt (20) für einen Drahtgewindeeinsatz, wobei der Aufnahmeabschnitt (20) ein Gewinde (22) zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes aufweist, b. eine Installationsklinge, die zumindest teilweise im Spindelkörper (10) angeordnet ist und die ein Angriffsende (24) umfasst, mit dem der Drahtgewindeeinsatz durch die Installationsklinge einbaubar und/oder ausbaubar ist, wobei c. der Spindelkörper (10) im Aufnahmeabschnitt (20) eine radiale Ausnehmung (30) aufweist, in der das Angriffsende (24) der Installationsklinge zumindest zeitweise angeordnet ist und die einen krummlinigen Umfangsverlauf (34, 38) und/oder zumindest eine Entlastungskerbe (40) zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper (10) umfasst.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 1, in dem die radiale Ausnehmung (30) zumindest eine radial angeordnete Anschlagfläche (32) aufweist, an der das Angriffsende (24) bei Drehung des Spindelkörpers (10) abstützbar ist.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 2, in dem die Umfangskontur (38) der radialen Ausnehmung (30) außerhalb der zumindest einen radialen Anschlagfläche (32) bogenförmig ausgebildet ist.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 2, indem die mindestens eine Entlastungskerbe (40) eine Vertiefung im Umfangsverlauf (34) der radialen Ausnehmung (30) darstellt, die außerhalb der mindestens einen Anschlagfläche (32) angeordnet ist.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, indem sich die Entlastungskerbe (40) zumindest teilweise in axialer Richtung des Spindelkörpers (10) erstreckt und eine gerade und/oder eine krummlinige Form aufweist.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, indem sich die Entlastungskerbe (40) zumindest teilweise in axialer Richtung des Spindelkörpers (10) erstreckt und bogenförmig ausgebildet ist, wobei die Bogenform in einer Richtung abgewandt von der zumindest einen benachbarten Anschlagfläche (32) ausläuft.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, indem für jede Anschlagfläche (32) mindestens eine Entlastungskerbe (40) vorgesehen ist.
Herstellungsverfahren für ein Werkzeug (1) zum Ein- und/oder Ausbauen eines Drahtgewindeeinsatzes, das die folgenden Schritte aufweist: a. Herstellen (S1) eines Spindelkörpers (10) mit einem Antriebsabschnitt (5) und einem Aufnahmeabschnitt (20), wobei der Aufnahmeabschnitt (20) ein Gewinde (22) zum Aufdrehen oder eine gewindelose Oberfläche zum Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes aufweist, b. Erzeugen (S2) einer radialen Ausnehmung (30) innerhalb des Aufnahmeabschnitts (20), die einen krummlinigen Umfangsverlauf und/oder zumindest eine Entlastungskerbe (40) zum mechanischen Spannungsabbau im Spindelkörper (10) umfasst, c. Bereitstellen (S3) und Anordnen (S4) einer Installationsklinge im Spindelkörper (10), so dass ein Angriffsende (24) der Installationsklinge zumindest zeitweise in der radialen Ausnehmung (30) angeordnet ist.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8, in dem die radiale Ausnehmung (30) mit mindestens einer radial angeordneten Anschlagfläche (32) bereitgestellt wird.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Entlastungskerbe (40) mit einer axialen Erstreckung bezogen auf den Spindelkörper (10) bereitgestellt wird, die eine gerade oder eine krummlinige Form aufweist.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8, mit dem weiteren Schritt (S3): Strahlen des Spindelkörpers mit einem abrasiven und/oder nicht-abrasiven Strahlmittel zur Verbesserung der Lebensdauer des Spindelkörpers (10).