DE1053877B - Kerbstift - Google Patents

Description

Kerbstifte in den bekannten Ausführungsformen eignen sich zwar für viele Anwendungsfälle; bislang fehlt häufig aber dem Kerbstift die Anwendungsmöglichkeit als Prazisions-Verbindungselenient. Audi das bislang schon bekannte Kalibrieren oder Überschleifen von Kerbstiften hat diese Lücke nicht schließen können, da hierdurch nicht alle für den. genannten neuen Verwendungszweck notwendigen Eigenschaften bei Kerbstiften erzielt werden konnten.

Wesentlich für die Erfüllung der Aufgabe sind die Erzielung hoher Oberflächenverdichtung der tragenden Flächen des Kerbstiftes, exakte Begrenzung dieser Flächen, Erreichung sehr genauer Übereinstimmung der wahren Form dieser Flächen, mit der theoretischen Flächenform und die Erzielung sehr geringer Toleranzen, insbesondere des Stiftdurchmessers.

Die Mehrfachverwendbarkeit eines kalibrierten Kerbstiftes ist nach jetzt vorliegender Erkenntnis nur dann im ausreichenden Umfang gewährleistet, wenn die seihon genannte Oberflächenverdichtung vorhanden ist.

Es sind bereits Kerbstifte bekanntgeworden, deren Kerben sich in Richtung zur Stiftmitte verjüngen; bei solchen Kerbstiften fehlt aber die Möglichkeit, die Preßfläche oder Einspannfläche eindeutig und vorausbestimmbar zu definieren, es sei denn, man greift zu dem aus anderen Veröffentlichungen bekannten Merkmal des Überschleifens des im übrigen zuvor fertiggestellten Kerbstiftes, was wiederum die Forderung nicht erfüllen kann, eine Materialverdichtung in den tragenden Bereichen herbeizuführen.

Andere bekannte kerbstiftartige Verbindungselemente arbeiten mit 1 echteckigen octet mit sich nach außen verengenden Kerben, Bei diesen Stiften trägt aber jeweils die gesamte Außenfläche des Stiftes, was zu Schwierigkeiten bei der Materialverdrängung führt und im übrigen ebenfalls eine Materialverdichtung in den tragenden Bereichen nicht gestattet; praktisch tragen solche Stifte nicht gleichmäßig.

Der neue kalibrierte Kerbstift kennzeichnet sich durch die Kombination des Merkmals, daß die Kerben sich in an, sich bekannter Weise nach der Stifrmitte zu verjüngen, und des weiteren Merkmals, daß die kalibrierten Flächen in einzelne, an die Kerbränder anschließende, oberflächenverdichtete Leisten aufgeteilt sind, zwischen denen jeweils ein im Durch-..messer verringerter Teil des Stiftes liegt. Das Wesen und die Funktion eines solchen Kerbstiftes gemäß der Erfindung kann man sich so vorstellen, daß begrenzt in sich federnde oder nahezu starre Leisten auf ausreichend nachgiebiges bzw. federnd nachgiebiges Material aufgebettet sind und daß demzufolge beim Kerbstift

Anmelder:

Kerb-Konus-Gesellschaft

Dr. Carl Eibes & Co.,

Schnaittenbach (öbpf.)

Dr.-Ing. "Werner Osenberg, GeTirden (Hann.),
ist als Erfinder genannt worden

Eintreiben des Kerbs df tes in seine, wenn auch mitunter unpräzise Bohrung diese Leisten sich nahezu starr bleibend oder eigenfedernd ohne Entstehung von Knicken oder brüsken Übergängen an die Bohrungsfläche anlegen, wobei das Bettungsmaterial mindestens den überwiegenden Teil der Verformung aufnimmt; es ist hierzu in der Lage, weil es nachgiebig oder federnd nachgiebig in Richtung zur Kerbe und andererseits in Richtung zu dem leistenfreien Umflädhenbereiche des Kerbstiftes ausweichen kann.

Ferner wirkt sich die Oberfläclienvergütung bzw. -verdichtung fortschrittlich in der Weise aus, daß sogenanntes Kaltverschweißen, auch lokales KaIrschweißen zwischen Leistenfläche und Bohrungsfläche weitestgehend eliminiert ist.

Ein "weiteres Merkmal des Kerbstiftes gemäß Erfindung ist, daß die Außenkanten der Leisten stark abfallen. Dieses Merkmal trägt zur Schaffung der schon erwähnten Bettungsmaterial-Ausweiehrnögliclikeit wesentlich bei.

Eine Einrichtung zur Herstellung solcher Kerbstifte zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Kalibrierwalzen so angeordnet sind, daß sie den Stift allseitig umschließen. Dieses Merkmal ist für die Herstellung eines präzisen Kerbstiftes wichtig, da beim Herstellungsvorgang jegliches unerwünschtes Materialausweichen zuverlässig verhindert wird; auch die Verdichtungswirkung läßt sich durch, eine solche Einrichtung ohne besondere Schwierigkeiten in der erwünschten Weise erzielen.

Vorteilhaft und zweckmäßig ist es, erfindungsgemäß einzelne der Kalibrierwalzen zu einer einzigen Walze zusammenzufassen.

Für die Herstellung von konischen Kerbstiften kann eine solche Einrichtung ohne weiteres dann angewandt

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werden, wenn sie erfindungsgemäß mit Kalibrierwalzen ausgestattet ist, deren Kontur spiralförmig ist.

Erfindungsgemäß ist es auch zweckmäßig, einzelne oder alle Walzen einer solchen Einrichtung so anzutreiben, daß sie den Kalibrierstift beim Kalibrieren durchziehen.

Solcherart beschaffene und. hergestellte Kerbstifte weisen neben den genannten Vorzügen auch eine präzise, mit der theoretisch richtigen Lage übereinstimmende Lage der Kerben zueinander und zur Kerbstiftmittelachse auf.

Kerbstifte gemäß der Erfindung sind außerordent Hch verschleißfest.

Die Erfindung ist ^;m Hand von Beispielen in der Zeichnung dargestellt; es zeigen

Fig. 1 und 1 a jeweils einen Teilquerschnitt des Kerbstiftes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 drei von vielen möglichen Kerbfurdhenkonturen,

Fig. 3 eine Kerb- und Kalibrierwalzenanordnung bei im Querschnitt dargestelltem Kerbstift, Fig. 4 und 5 mögliche Kerbwalzetianordnungen, Fig. 6 eine mit Spiralkontur versehene Walze,

Fig. 7 und 8 in Seitenansicht und in Perspektive einen konischen Kerbstift, wobei in Fig. 7 der Stift nur in. den Umrissen dargestellt ist.

Der Kerbstift gemä.R Fig. 1 und 1 a weist mehrere an sich bekannte Kerbfurchen 1 mit Furchengrund. 2 und Furchenflanken 3 auf. Die strichpunktierten Konturen zeigen eine Querschnitts form 4, wie sie bislang üblich war. An Stelle der Kontur 4 tritt nun je ein Steg oder eine Leiste 5 zu beiden Seiten der Kerbfurche 1.

Die Außenfläche 6 (Fig. 1), die gleichzeitig funktionell Preßfläche ist, der Leiste 5 ist kreiszyliiidrisch zur Mittelachse 7 des Kerbstifies. In der Außenzone 8 ist die Leiste 5 verdichtet; die Tiefe dieser besonders stark verdichteten Zone 8 in radialer Richtung ist aber relativ klein, so daß sich der unter diesen Zonen 8 befindliche weniger stark bzw. gar nicht verdichtete Materialbereich ausreichend elastisch oder nadhgiebig verformen kann. Auf einer verformbaren Unterlage liegt also eine harte, z. B. federstahlartige Zone 8 auf; Unterlage 13 und Zone 8 ergeben im Zusammenwirken besonders gute Anpassungsfähigkeit.

Damit sich eine solche Verformung ohne schädliche Rückwirkung auf die Genauigkeit der Anlage der Flächen 6 vollziehen kann, sind neben den Leisten 5 Verdrängungsräume 9 vorgesehen, die dazu dienen, tangential etwa in Richtung der Pfeile 10 elastisch oder nachgiebig ausweichendes Material aufzunehmen, wenn der Stift in seine Bohrung eingetrieben wird. Ebenso dient der untere Bereich 11 der entsprechend tief geformten Kerbfurche 1 als Verdrängungsraum für in Richtung zu diesem Bereich 11 ausweichendes Material. Es stellt sich in dem gesamten, etwa durch die nicht genau definierten Linien 12 begrenzten Bereich 13 eine gewisse in Richtung zur Mittelachse 7 schwächer werdende und verschwindende Verdichtung ein.

Es handelt sich also bei den Zonen 8 um Grenzschichtverdichtungszonen, die etwa im Kalibriervorgang durch radiale Verdichtung und durch KaItverschweißung von Materiallamellen oder Material-^ schuppen entstehen und besonders stark verdichtet sind. Das in der Kerbwulstzone, also neben den Kerbfurchen 1 im Randbereich vorhandene schuppenförmig übereinandergeschichtete Material wird also verdichtet und durch Kaltverschweißen in sich ausreichend verfestigt, besonders stark in der Zone 8.

Die Fig. 2 zeigt mögliche Formen von Kerbfurchen 1', 1", 1'"; diese und ähnliche Formen können an die Stelle der Formgebung 1 der Fig. 1 treten.

Die Kerbfurchen 1 usw. können durch Einwalzen mittels Kerbräder oder durch Einmeißeln mittels Kerbmeißel erzeugt werden, worauf dann durch Kalibrierung die richtige Formung der Leiste 5 erzielt wird. Das Material neben der Kerbwulst, die ursprünglich etwa die Kontur 4 hat, erfährt während des Verdichtungsprozesses beim Kalibrieren, durch gegenseitige tangentiale Verschiebung der Schuppen, Lamellen, oder Schichten schließlich unter der Einwirkung radialer Verdichtungskräfte eine Kaltverschweißung der Schuppen, Lamellen oder Schichten mit der besonderen Wirkung, daß die Verdichtung im Bereich 8 besonders stark ist.

Der Vorgang des Einwalzens oder sonstigen Hervorbringens dar Kerbfurche 1 und der Vorgang des Kalibrierens der Leisten 5 bzw. 5, 8 sowie der Vorgang der Ausformung der Verdrängungsräume 9 bzw. von deren Konturen kann im Prinzip so erfolgen, daß die einzelnen genannten Bearbeitungsvorgänge aufeinanderfolgen oder aber, was meist vorzuziehen sein wird, gleichzeitig durchgeführt werden.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Möglichkeit, alle Bearbeitungsorgane so anzuordnen, daß sie gleichzeitig wirken, d. h. also so·, daß die Drehachsen der Organe in einer gleichen und zur Stiftmittelachse senkrechten Ebene liegen. Es handelt sich hier also um ein Kerbrad 14, um Kalibrierwalzen 19 zur Erzeugung dar Leisten 5 und um Zentrierwalzen 20. Solche Zentrierwalzen wird man vorzugsweise stets vorsehen, da gerade durch, sie die Herstellung eines wirklichen Präzisionsstiftes gesichert wird. Die Zentrierwalzen 20 können Profilbereiche 21 aufweisen, die der Erzeugung der Verdrängungsräume 9 unmittelbar neben den Leisten 5 dienen.

Die Anordnung sämtlicher Drehachsen der Organe 14, 19., 20 in einer einzigen zur Stiftmittelachse senkrechten Ebene (Fig. 3) hat den Vorteil, daß zwischen den einzelnen \^rerformungsvorgängen, die durch die einzelnen Organe 14, 19, 20 hervorgerufen, werden, kein unkontrollierbares Materialausweichen erfolgen kann. Es steht auch nichts im Wege, einige dieser Organe 14, 19, 20 miteinander zu vereinigen.

Eine weitere Möglichkeit der Herstellung zeigt die Fig. 4, wobei der Stift in Richtung des Pfeiles 25 durchläuft. Hier ist eine schon erwähnte kombinierte Kerb- und Kalibrierwalze 16 vorgesehen, wobei der Kerbradbereich 26 die Kerbfurche erzeugt, während die äußeren Bereiche 27 die Leisten 5 erzeugen bzw. mit richtiger Kontur versehen. Daneben sind vorteilhaft Zentrierwalzen 28 angeordnet, die zwecks Ausformung der Verdrängungsräume 9 etwa in. der Art der in Fig. 3 gezeigten Walzen 20 ausgebildet sein können.

Eine andere Möglichkeit zeigt die Fig. 5, wo Kerbrad 14, Kalibrierwalzen 23 und Zentrierwalzen 24 auf gleicher Höhe angeordnet sind.

Bei der Kerbung eines Stiftes mit drei Furchen sind jeweils drei Aggregate gemäß Fig. 4 bzw. 5 sternförmig zueinander angeordnet vorzusehen.

Es ist bei der Erfindung möglich, den Stift beim Durchgang durch solche Steinaggregate hindurchzudrücken; es ist aber auch möglich, die Organe, wie beispielsweise 14, 23, 24 usw., anzutreiben und auf diese Weise den Stift durch das Gesamtwerkzeug durchzuführen, hierbei zu kerben und zu kalibrieren.

Die bisherigen Ausführungsformen sind geeignet für zylindrische Stifte. Will man jedoch konische

Claims (6)

i 053 Stifte verwenden, so kann man, beispielsweise gemäß Fig. 6, die Organe, wie Kerbräder, Kalibrierwalzen und Zentrierwalzen, in Seitenansicht gesehen, mit einer Kontur versehen, die spiralig verläuft, wobei das Maß der Spiralität entsprechend der Konizität des Stiftes gemäß Fig. 7 gewählt ist. Die Krümmungsradien der Außenkontur 29 (Fig. 6) sind also so zu wählen, daß sie dem jeweiligen Stiftradius des Stiftes 30 (Fig. 7) angepaßt sind. Es ergeben sich bei sinngemäßer Anwendung und bei richtiger Synchronisierung der einzelnen Organe wie auch der Stiftführung und gegebenenfalls des Stiftantriebes Stifte, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind. Ein solcher Stift gemäß Fig. 8 ist also kegelig, hat Leisten 5, auch Kerbfurchen I, also ein Querschnittsprofil, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Leisten 5 können über ihre Länge entweder gleichbleibende Breite haben oder auch eine entsprechend der Konizität des Stiftes sich in Richtung zum dickeren Stiftende hin verbreiternde Oberfläche. Bei dem Stift gemäß der Eifindung hat man es mit vorausbestimmbaren und in Grenzen bleibenden Flächenpressungen zu tun, so daß zuverlässig kein Fressen des Materials auch beim Wiederlösen des Stiftes eintritt, der also vielfach verwendbar bleibt. Man erzielt ferner eine genau berechenbare Belastbarkeit der Stiftverbindung, wie sie von einem Präzisions-Verbindungselement gefordert werden muß. Die an sich bei der Formung oder Herstellung des Stiftes unvermeidliche Schichtenbildung oder Lamel-. lenschichtung oder Schuppenbildung ist auch bei den bekannten Stiften zu beobachten, so daß die Kerbwülste anfällig gegen stärkere Verformung sind, die im Regelfall eintritt. Beim Stift gemäß der Erfindung wird der schädliche Effekt der Lamellenbildung dadurch aufgehoben, daß durch die radiale Verdichtung eine innere Kaltverschweißung und somit eine innere und in diesem Falle ausreichende Wiederverfestigung des Materials, also eine Verbesserung der Innenstruktur eintritt, so daß ein Abtrennen von Schuppen oder Lamellen nicht mehr wie bislang zu befürchten ist. Der Stift gemäß der Erfindung hat also eine gegenüber bislang wesentlich erweiterte Verwendbarkeit, auch bei ungünstigen Vorbedingungen; beispielsweise wird man den Stift gemäß der Erfindung bei geriebenen, d. h. also sehr genauen Aufnahmebohrungen gut verwenden können, weil der neue Stift selbst sehr genau geformt ist; bislang war die Verwendung von gekerbten Stiften der bekannten Art bei solchen genauen Bohrungen unzweckmäßig bzw. nicht oder nicht immer möglich, weil der bekannte Kerbstift selbst ungenau war und eine nicht ausreichende Anpassungsfähigkeit aufwies. Bei Verwendung des neuen Stiftes in ungenauen Bohrungen treten wesentliehe Vorteile dadurch ein, daß der neue Stift sich viel besser an die Ungenauigkeiten der Bohrung anpaßt als die bekannten Stifte, was unter anderem eine Wirkung der Verdrängungsräume ist. Der neue Stift läßt sich auch wechselnden Vorbedingungen in weitem Umfang anpassen; so läßt sich auch die Breite oder Länge der Stege 5 weitgehend beliebig gestalten, so daß man in der Lage ist, auch sehr verschiedene Anforderungen an den Festsitz des Stiftes zuverlässig zu erfüllen, Ebenso· lassen sich auch Anpassungen an die verschiedensten Gegebenheiten durch entsprechende Bemessung der Verdrängungsräume 9 erzielen; es ist sogar möglich, das Maß der Verdichtungen in den Zonen 8, 13 weitgehend Yorauszubestimmen; ähnliches gilt für die ebenfalls vorausbestimmbare Wahl der Dicke oder Tiefe der besonders stark verfestigten Zone 8. Die Anwendung der neuen Stifte ist auch, bei kegeligen Bohrungen mit Erfolg möglich, wobei geringe gegenseitige Abweichungen, der Konizitäten von Stift und Bohrung besser beherrscht werden als mit bekannten Stiften, da auch bei der dann eintretenden lokal etwas verschiedenen, die kritische Grenze aber nicht erreichenden Flächenpressung im allgemeinen kein Fressen zu befürchten ist und weil im Rahmen der üblichen Ungenauigkeit ein Ausgleich insbesondere infolge der durch die Verdrängungsräume geschaffenen Nachgiebigkeit oder Elastizität des Stiftes in völlig ausreichendem Maße eintritt, ohne daß die Genauigkeit der Gesamtverbindung oder der Festsitz über Gebühr beeinträchtigt würden. Die Erfindung kann auch bei sogenannten Kerbnägeln angewendet werden, also> bei Stiften, die mit Kopf versehen sind. Patentansprüche:

1. Kerbstift, bei dem die Oberfläche zwischen den Kerben kalibriert ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Kerben (1) verjüngen sich nach der Stiftmitte zu;

b) die kalibrierten Flächen sind in einzelne an die Kerbränder anschließende, oberflächenverdichtete Leisten aufgeteilt, zwischen denen ein im Durchmesser verringerter Teil des Stiftes liegt.

2. Kerbstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Leisten (5) stark abfallen (9).

3. Einrichtung zur Herstellung von Kerbstiften nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwalzen (14, 16 bis 19) so angeordnet sind, daß sie den Stift allseitig umschließen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne der Kalibrierwalzen (14,16 bis 19) zu einer einzigen Walze zusammengefaßt sind.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 zur Herstellung konischer Kerbstifte, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwalzen (14, 16 bis 19) eine spiralförmige Kontur (29) haben.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder alle Walzen (14, 16 bis 19) so angetrieben sind, daß sie den Stift beim Kalibrieren durchziehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 381841, 632855; deutsche Auslegeschrift A17537X11/47 a (bekanntgemacht am 6. 9. 1956):

schweizerische Patentschrift Nr. 177 008.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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