DE1301774B - Werkzeug zum Anbringen eines Befestigungselements an einem Werkstueck - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Anbrin- zeug ausgeübt werden, das ebenso groß ist wie das gen eines aus einem Gewindebolzen und einer Mutter zum Anziehen der Mutter dienende Drehmoment, bestehenden, mit einer Drehmomentbegrenzung aus- Beim Bruch des Scherteils des Befestigungselements gestatteten Befestigungselements an einem Werkstück wird dieses Drehmoment plötzlich frei und bewirkt mit einer zwischen Mutter und Werkstück angeord- 5 über das Werkzeug einen Schlag auf die Bedienungsneten Unterlegscheibe, wobei das Werkzeug ein Ge- person. Dieser Schlag ist bei kleinen Befestigungshäuse aufweist, in dem ein antreibbarer Schrauben- elementen, bei denen die Abscherung bei einem Drehschlüssel zum Anziehen der Mutter drehbar gelagert moment von nur wenigen Kilogramm erfolgt, nicht ist und an dem eine Bolzenhalterung zum Festhalten besonders groß. Größere Befestigungselemente werdes Bolzens gegen Verdrehung gegenüber dem Ge- io den jedoch oft bis zu einem Drehmoment von etwa häuse vorgesehen ist. 450 bis 550 kg festgezogen. Damit die Bedienungs-

Befestigungselemente, wie sie mit diesem Werkzeug person in solchen Fällen das erforderliche Gegenverwendet werden können, sind bekannt. Diese Be- drehmoment ausüben kann und vor dem Schlag gefestigungselemente besitzen zwei Teile, von denen der schützt ist, kann man das Werkzeug mit langen Hand-Bolzen mit einem Außengewinde und die Mutter mit 15 griffen versehen, die als Hebelarme wirken. Eine einem Innengewinde versehen und an ihrer Außen- solche Ausbildung ist natürlich aus anderen Gründen seite für den Angriff eines Schraubenschlüssels aus- unerwünscht.

gebildet ist, mit dessen Hilfe die Mutter auf den Ge- Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, windebolzen aufgeschraubt wird. Zwischen diesen diese Nachteile zu beseitigen und ein Werkzeug zu beiden Teilen des Befestigungselements ist ein Teil ao schaffen, bei dem bei Erreichen des Grenzdrehvorgesehen, der eine kleinere Querschnittsfläche auf- moments und beim Abscheren des Befestigungseleweist und der gewöhnlich eine Nut bildet, die eine ments kein Schlag auf die Bedienungsperson ausge-Schwächungsstelle darstellt. übt wird.

Im allgemeinen ist diese Schwächungsstelle an der Dies wird bei einem Werkzeug der vorstehend erMutter angeordnet. Wenn beim Anziehen des Be- 25 läuterten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß festigungselements ein Grenzdrehmoment erreicht an dem Gehäuse des Werkzeugs eine Halterung zum wird, so wird das Befestigungselement an der Festhalten der Unterlegscheibe gegen Verdrehung ge-Schwächungsstelle abgeschert, so daß der Teil, an genüber dem Gehäuse vorgesehen ist. dem der Schraubenschlüssel angreift, von dem Rest Wenn mit diesem Werkzeug die Mutter des Bedes Befestigungselements abgetrennt wird. Die Mutter 30 festigungselements gegen die Unterlegscheibe angeverbleibt dann unter einem vorherbestimmten Dreh- zogen wird und diese fest gegen das Werkstück moment auf dem Bolzen und übt über die Gewinde- drückt, wird das von dem Schraubenschlüssel ausgegänge auf diesen eine vorbestimmte axiale Belastung übte Drehmoment über die Mutter, die Unterlegaus. Der von dem Schraubenschlüssel abgescherte scheibe und deren Halterung auf das Gehäuse über-Teil fällt herunter, so daß ein zusätzliches Drehmo- 35 tragen, so daß das ganze Drehmoment nur innerhalb ment auf das Befestigungselement nicht ausgeübt wer- des Werkzeugs wirksam wird und nicht von diesem den kann. nach außen wirken kann. Dasselbe gilt für das Ge-

Derartige Befestigungselemente haben sich in der gendrehmoment oder den Schlag, der auftritt, wenn

Praxis gut eingeführt, besonders im Schiffs- und Flug- durch das von dem Schraubenschlüssel ausgeübte

zeugbau. 40 Drehmoment der Scherteil des Befestigungselements

Zum Anbringen solcher Befestigungselemente ist von dessen übrigem Teil abgetrennt wird. Durch die bereits ein Werkzeug bekannt, das einen drehbaren Erfindung wird also ein Werkzeug geschaffen, bei Schraubenschlüssel aufweist, der an einem entspre- dem das der Kraft- und Gegenkraftwirkung ausgechenden Teil der Mutter des Befestigungselements setzte System auf das Befestigungselement und das angreift. Der Schraubenschlüssel kann von einem 45 Werkzeug beschränkt ist, so daß die Bedienungs-Motor angetrieben werden. Außerdem weist das person diesen Wirkungen nicht ausgesetzt ist und Werkzeug innerhalb seines Gehäuses einen Schaft auf, keinen Schlag erleiden muß. Infolgedessen ist weder gegenüber dem der Schraubenschlüssel drehbar ist die Anordnung langer Hebelarme noch eine große und der in eine Ausnehmung des Bolzens des Be- Anstrengung der Bedienungsperson für die Erzeugung festigungselements eingreift, um diesen gegen Ver- 50 eines Gegendrehmoments oder die Aufnahme eines drehung festzuhalten. Wenn sich beim Anziehen der Schlages erforderlich.

Mutter das Werkzeug auf das Befestigungselement Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erzu vorwärts bewegt, zieht sich der den Bolzen fest- findungsgemäßen Werkzeugs weist die Halterung zum haltende Schaft in das Gehäuse des Werkzeugs zu- Festhalten der Unterlegscheibe gegen Verdrehung rück. Dieses bekannte Werkzeug kann auch für Be- 55 eine Hülse auf, die sich koaxial über den Schraubenfestigungselemente verwendet werden, bei denen zwi- schlüssel des Werkzeugs erstreckt. Dabei trägt die sehen der Mutter und dem Werkstück im festgezo- Hülse an ihrem dem Befestigungselement zugekehrten genen Zustand der Mutter eine Unterlegscheibe ein- Ende eine Aufnahme für die Unterlegscheibe. Die geklemmt ist. Hierbei handelt es sich um eine mit Hülse greift also nach Art eines Schraubenschlüssels einem wachsartigen Überzug versehene Unterleg- 60 über die Unterlegscheibe und hält diese gegen Verscheibe, durch die das Grenzdrehmoment für unter- drehung fest.

schiedliche Befestigungselemente infolge der Schaf- Dabei kann vorteilhafterweise der Umriß der Auf-

fung einheitlicher Reibungsverhältnisse konstant ge- nähme für die Unterlegscheibe nicht kreisförmig sein

halten werden soll. Eine Verbindung zwischen der und demjenigen der Unterlegscheibe entsprechen.

Unterlegscheibe und dem Werkzeuggehäuse ist nicht 65 Beispielsweise können sowohl die Aufnahme als auch

vorgesehen. die Unterlegscheibe einen sechseckigen Umriß haben,

Bei Verwendung dieses Werkzeugs muß von dessen wie es bei Muttern und Mutterschlüsseln üblich ist.

Bedienungsperson ein Drehmoment auf das Werk- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im

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folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es nähme des Bolzens, so daß die Unterlegscheibe den zeigt Bolzen umgibt. Dabei ist eine satte Berührung nicht F i g. 1 im Längsschnitt ein bevorzugtes Ausfüh- unbedingt erforderlich. Der Teil 31 hat außen vorrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs, zugsweise ein Sechskantprofil, an dem ein Schrauben-F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der 5 schlüssel angreifen kann. Er kann aber auch auf Fig. 1, andere Weise für den Angriff eines Schrauben-F i g. 3 einen Teil der F i g. 1 in größerem Maßstab schlüsseis ausgebildet sein. Die Unterlegscheibe hat bei festgezogener Mutter und eine Stirnfläche 33 zur Anlage an der in F i g. 1 rech-F i g. 4 eine andere Ausführungsform des mit dem ten Stirnfläche der Mutter und eine Stirnfläche 34 erfindungsgemäßen Werkzeug verwendbaren Befesti- io zur Anlage an dem Werkstück. Der Teil 31 ermöggungselements. licht ein Drehfesthalten der Unterlegscheibe gegen-F i g. 1 zeigt das Einsetzen eines Befestigungsele- über dem Werkzeuggehäuse bzw. ein Verhindern ments in eine Ausnehmung 10 eines Werkstücks 11 einer Drehung der Unterlegscheibe um die Bolzenmittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs. Das Werk- achse.

stück kann aus einem Blech bestehen oder aus einem 15 Ein Werkzeug 40 besitzt ein Gehäuse 41, auf dem Stapel von Blechen, die durch das Befestigungsele- ein Antriebsmotor 42 montiert ist. Auf der Motorment zusammengehalten werden sollen, oder aus welle sitzt ein Zahnrad 43, das mit einem Zahnrad einem beliebigen anderen Körper. Ein Bolzen 12 hat 44 kämmt, das mit einem Schraubenschlüssel 45 vereinen Kopf 13 und einen Schaft 14, der am einen bunden ist. Dieser hat eine zentrale Ausnehmung 46 Ende mit einem Bolzengewinde 15 versehen ist. Der 20 und Flächen 47 zum Angriff an einem Befestigungs-Schaft 14 durchsetzt die Ausnehmung 10 und steht element. Diese Flächen bilden zweckmäßig einen aus dieser vor. Im Rahmen der Erfindung braucht Innensechskant zum Angriff an dem Teil 24 der der Bolzen keinen Kopf zu haben, sondern es können Mutter. Wenn der Motor eingeschaltet ist, dreht er auch Stehbolzen verwendet werden, die reibungs- den Schraubenschlüssel derart, daß die Mutter auf schlüssig oder durch Verschraubung oder auf andere 25 dem Bolzen festgezogen wird.

Weise mit dem Werkstück fest verbunden sind. Der Bolzenhalter 50 besitzt einen Sechskantschaft

Der Bolzen besitzt einen konkaven Angriffsteil 16. 51 zum Eingriff in den konkaven Teil 16 des BoI-

Dieser besteht vorzugsweise aus einem Innenmehr- zens. Dieser Schaft wird von einer Klemmschraube

kant, beispielsweise einem Innensechskant. 54 in einer ihn passend aufnehmenden Ausnehmung

Auf den Bolzen soll eine Mutter 20 geschraubt wer- 30 52 eines Zwischenstücks 53 gehalten. Das Zwischen-

den. Die Mutter soll bis zu einem vorherbestimmten stück ist auf einer Welle 55 aufgeschraubt, die an

Drehmoment angezogen werden. Sie besitzt eine zen- einem üblichen Zahngesperre 56 befestigt ist, das

trale Bohrung 21 mit einem Muttergewinde 22, mit hier nicht näher beschrieben wird. Durch das Zahn-

dem sie auf das Bolzengewinde 15 geschraubt werden gesperre ist die Welle 55 mit einer Stange 57 derart

kann. An dem unteren, in F i g. 1 rechten Ende der 35 verbunden, daß die Welle 55 nur dann gegenüber

Mutter ist eine Aussenkung 23 vorgesehen, damit der Stange 57 drehbar ist, wenn über die Stange 55

dort ein Abstand von dem Bolzen vorhanden ist. Der auf das Zahngesperre ein Drehmoment ausgeübt wird,

für den Angriff eines Schraubenschlüssels bestimmte das einen vorherbestimmten Wert übersteigt. Das

Teil 24 der Mutter ist mit unrunden, vorzugsweise in Zahngesperre dient daher als Überlastungsschutz, da

Form eines Sechsecks angeordneten Umfangsflächen 40 es eine Drehung der Welle 55 gestattet, ehe diese

25 versehen, an denen ein Schraubenschlüssel an- durch die Torsionskraft verformt wird,

greifen kann. Im Inneren des für den Angriff des An dem Gehäuse ist ein Zahn 58 vorgesehen, der

Schraubenschlüssels bestimmten Teils ist eine Aus- in eine Nut 59 der Stange 57 eingreift. Infolgedessen

Senkung 26 vorgesehen, so daß dieser Teil im Abstand ist die Bolzenhalterung axial verschiebbar, und zwar

von dem Bolzengewinde angeordnet ist. 45 gegen die Kraft einer Feder 60, die zwischen der

Zwischen dem für den Angriff des Schrauben- Stange 57 und dem Gehäuse eingesetzt ist. Infolge

schlüsseis bestimmten und dem gewindetragenden dieser Anordnung kann die Bolzenhalterung in das

Teil ist ein Scherteil 27 mit einer Außennut vorge- Gehäuse eintreten, wenn dieses mit der Mutter zu

sehen, der einen Bereich von kleinstem Querschnitt dem Werkstück vorwärts bewegt wird. Das Werkzeug

bildet, der bei einem vorherbestimmten Drehmoment 5° hat somit eine Einrichtung zum Drehen des Schrau-

zwischen den auf beiden Seiten an ihn anschließen- benschlüssels gegenüber dem Gehäuse und zur Frei-

den Teilen der Mutter durchgeschert wird. Bei ge- gäbe der Bolzenhalterung bei einem zu hohen Dreh-

nügend großem Drehmoment wird die Mutter an dem moment, und die Bolzenhalterung ist axial verschieb-

Teil 27 durchgeschert, so daß der rechte Endteil der bar gelagert.

Mutter auf dem Bolzen festgezogen bleibt, während 55 An dem Gehäuse ist außen eine Einrichtung 65 der für den Angriff des Schraubenschlüssels be- zum Angriff an der Unterlegscheibe angebracht. Diese stimmte Teil freigegeben wird und herunterfallen Einrichtung 65 besitzt eine mit dem Schraubenkann, schlüssel koaxiale und ihn umgebende Hülse 66 mit In F i g. 1 rechts von der Nut ist eine Ringrippe 28 einer Bohrung 67, deren Innenflächen 68 in dem unvorgesehen, welche die Mutter an dieser Stelle ver- 60 runden Teil der Unterlegscheibe angreifen können, stärkt. Vor dem Aufschrauben der Mutter auf den Diese Hülse ist gegenüber dem Gehäuse axial hin-Bolzen wird dieser Bereich der Mutter etwas unrund und herbewegbar und durch die Wellen 69, 70 mit gepreßt. Wenn der Bolzen trachtet, die Mutter wieder dem Gehäuse verbunden. Auf mindestens einer dieser in eine runde Form zu bringen, wird infolge der Wellen ist zwischen einem Flansch 72 der Hülse und Elastizität der Mutter eine Klemmwirkung erzielt, 65 dem Gehäuse eine Feder 71 eingesetzt, die trachtet, welche die Mutter auf dem Bolzen festhält. die Hülse und deren Angriffsflächen in F i g. 1 nach

Eine Unterlegscheibe 30 besitzt einen unrunden rechts zu drücken.

Umfangsteil 31 und eine Ausnehmung 32 für die Auf- F i g. 3 zeigt das Befestigungselement im festgezo-

genen Zustand. Dabei ist der für den Angriff des Schraubenschlüssels bestimmte Teil strichliert gezeigt, wodurch angedeutet ist, daß er abgeschert wurde, als das volle Drehmoment auf das Befestigungselement ausgeübt wurde.

F i g. 4 zeigt eine durchgescherte Mutter 75, die auf einen Bolzen 76 nach einer anderen Ausführungsform geschraubt ist. Der Bolzen ist ähnlich ausgebildet wie in Fig. 1, jedoch mit einer Keilverzahnung77 versehen. Die Unterlegscheibe 78 entspricht der Unterlegscheibe 30, besitzt jedoch Keilnuten 79, in welche die Keilverzahnung 77 so eingreifen kann, daß die Unterlegscheibe auf dem Bolzen drehfest gehalten wird. Die Mutter ist dieselbe wie in der vorhergehenden Ausführungsform, doch kann ihre Aussenkung gegebenenfalls eine Erweiterung 80 besitzen, so daß der Abstand von dem Bolzen hier noch größer ist. Zum Anbringen des Befestigungselements nach F i g. 1 wird der Bolzen in die Ausnehmung des Werkstücks eingesetzt, die Unterlegscheibe auf den Bolzen aufgeschoben und die Mutter etwas auf das Bolzengewinde aufgeschraubt. Dann wird der Sechskantschaft 51 des Werkzeugs in die Vertiefung des Bolzens eingesetzt, der Schraubenschlüssel an den entsprechenden Teil der Mutter angesetzt und der as Motor 42 eingeschaltet. Der Schraubenschlüssel dreht dann die Mutter, so daß diese festgezogen wird.

Gleichzeitig werden die Flächen 68 der Hülse 66 an die Außenflächen der Unterlegscheibe angesetzt. Beim Festziehen der Mutter bewegt sich der Schraubenschlüssel mit dieser, während die Stangen 55 und 57 und die Außenhülse 66 in F i g. 1 gegenüber dem Gehäuse nach links bewegt werden. Das Zahngesperre 56 ist auf einen Sicherheitswert eingestellt, der so hoch ist, daß es dem Drehmoment gewachsen ist, das zum Drehfesthalten des Bolzens erforderlich ist. Wenn die Mutter schließlich gegen die Unterlegscheibe festgezogen wird, erhält man einen Kraftrückschluß (bootstrap effect), weil dann die Reibungskräfte zwischen der Unterlegscheibe und der Mutter einerseits und dem Werkstück andererseits sehr stark werden, so daß der Schraubenschlüssel über die Mutter und die Unterlegscheibe mit dem Gehäuse verbunden wird. Infolgedessen ist ein geschlossener Kraftübertragungsweg von dem Schraubenschlüssel über die Mutter, die Unterlegscheibe, das Werkstück und die Hülse 66 zurück zu dem Gehäuse vorhanden, in dem das Drehmoment erzeugt wird. Das Gehäuse und die Bolzenhalterung werden jetzt durch Kräfte gehalten, die in diesem geschlossenen Kraftübertragungsweg übertragen werden, nicht durch Kräfte, die über den schlupfbehafteten Reibungsschluß zwischen der Mutter und dem Bolzen übertragen werden. Infolgedessen wird nach außen, auf die Bedienungsperson, im wesentlichen kein Drehmoment übertragen. Das System ist somit vollkommen in sich geschlossen und unabhängig von äußeren Kräften, beispielsweise einer Kraft, die auf einen Griff an dem Gehäuse ausgeübt wird. Infolgedessen übt das Gehäuse kein Gegendrehmoment aus, das von der Bedienungsperson aufgenommen werden muß, wie dies der Fall wäre, wenn das Gegendrehmoment nur durch Festhalten des Gehäuses erzeugt werden und der Schraubenschlüssel die Mutter drehen würde, ohne daß eine Gegenhalterung in dem Gehäuse selbst vorhanden wäre. Wenn daher das zum Scheren der Mutter erforderliche Drehmoment erreicht ist, spürt eine das Gehäuse haltende Person keinen Schock und kein Drehmoment. Dies stellt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber den bekannten Einrichtungen zum Anbringen von Befestigungselementen dar und ist darauf zurückzuführen, daß das Gehäuse von der Unterlegscheibe festgehalten wird, wenn diese von der Mutter gegen das Werkstück gedrückt wird.

Wenn die Stangen der Bolzenhalterung einer zu starken Kraft ausgesetzt sind, wird diese durch das Zahngesperre freigegeben.

F i g. 3 zeigt das Befestigungselement nach F i g. 1 im angezogenen Zustand.

In dem in F i g. 4 gezeigten Befestigungselement sind die in F i g. 1 gezeigten Bolzenhaltestangen des Werkzeugs überflüssig, weil in dieser Ausführungsform nur die Außenhülse 66 an der Unterlegscheibe anzugreifen braucht und diese den Bolzen drehfest hält, so daß das Werkzeug vereinfacht wird. Natürlich kann dieses gegebenenfalls zusätzlich mit einer Bolzenhalterung versehen werden.

Die Erfindung schafft somit ein mit der Hand gehaltenes Werkzeug, mit dem Befestigungselemente, die mit einer Drehmomentbegrenzung versehen sind, angebracht werden können, ohne daß die Bedienungsperson beträchtliche Drehmomente aufzunehmen braucht, die auf das Werkzeuggehäuse ausgeübt werden. Die Erfindung ist vor allem auf Befestigungselemente mit Muttern anwendbar, die mit einer Drehmomentbegrenzung versehen sind. Sie kann aber auch angewendet werden, wenn die Drehmomentbegrenzung in dem Werkzeug vorgesehen ist, vorausgesetzt, daß das Werkzeuggehäuse eine Einrichtung zum Angriff an der Unterlegscheibe aufweist. Ein Beispiel einer derartigen Drehmomentbegrenzung findet sich in dem üblichen Schraubenschlüssel mit einer Drehmomentbegrenzung, beispielsweise mit einem Zahngesperre, das den Schraubenschlüssel freigibt, wenn ein vorgewähltes Drehmoment erreicht ist.

Die in der vorangehenden Beschreibung, insbesondere in Verbindung mit F i g. 2 bis 4 erwähnten Ausführungsformen von Befestigungselementen (Bolzen, Muttern) sind nicht Erfindungsgegenstand und lediglich zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Werkzeugs beschrieben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Werkzeug zum Anbringen eines aus einem Gewindebolzen und einer Mutter bestehenden, mit einer Drehmomentbegrenzung ausgestatteten Befestigungselements an einem Werkstück mit einer zwischen Mutter und Werkstück angeordneten Unterlegscheibe, wobei das Werkzeug ein Gehäuse aufweist, in dem ein antreibbarer Schraubenschlüssel zum Anziehen der Mutter drehbar gelagert ist und an dem eine Bolzenhalterung zum Festhalten des Bolzens gegen Verdrehung gegenüber dem Gehäuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (41) eine Halterung (65) zum Festhalten der Unterlegscheibe (30, 78) gegen Verdrehung gegenüber dem Gehäuse vorgesehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (65) eine Hülse (66) aufweist, die sich koaxial über den Schraubenschlüssel (45) erstreckt, und daß die Hülse (66) an ihrem dem Befestigungselement (12,20) zugekehrten Ende eine Aufnahme (68) für die Unterlegscheibe (30,78) aufweist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß der Aufnahme (68) für die Unterlegscheibe (30,78) nicht kreisförmig ist und demjenigen der Unterlegscheibe entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen