DE2039738A1 - Schraubbolzen und Schluessel zum Anziehen desselben - Google Patents

Schraubbolzen und Schluessel zum Anziehen desselben

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DE2039738A1
DE2039738A1 DE19702039738 DE2039738A DE2039738A1 DE 2039738 A1 DE2039738 A1 DE 2039738A1 DE 19702039738 DE19702039738 DE 19702039738 DE 2039738 A DE2039738 A DE 2039738A DE 2039738 A1 DE2039738 A1 DE 2039738A1
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Germany
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tightening
extension
screw
screw bolt
wrench
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DE19702039738
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English (en)
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Takashi Nakamichi
Tamiji Takahashi
Mikio Usa
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Bolten Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Bolten Co Ltd
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

  • Schraubbolzen und Schlüssel zum Anziehen desselben.
  • Die Erfindung betrifft einen Schraubbolzen.
  • Das Verfahren, zwei Teile durch Anziehen einer mit dem Gewinde eines von einer Seite eines Werkstückes her durch dieses eingeführten Schraubbolzens in Eingriff stehenden Mutter zusammenzuspannen ist allgemein bekannt.
  • Ebenso ist die Verwendung von Stahlichrauben mit hoher Zugfestigkeit und entsprechenden Muttern fUr größere Konstruktionen wie Gebäude oder Brücken bekannt. Dabei ist aufgrund der durch derartige Schrauben und Muttern bewirkten starken Zusammenspannung eine hohe Festigkeit solcher Konstruktionen auf wirtschaftliche Weise erzielbar.
  • Zum Anziehen solcher hoch zugfester Schrauben und Muttern finden hydraulisch angetriebene Schraubenschlüsl, Drehmomentschraubenschlüssel, Schlagschraubenschlüssel oder dgl. Verwendung, mittels deren eine große Einspannkraft erzielbar ist, wobei die Muttern oder in manchen Fällen auch die Schrauben gedreht werden, und die beim Anziehen entstehenden Gegenkräfte durch Muskelkraft, durch Schläge oder mittels Unterlagscheiben oder dgl. kompensiert werden. Das Einstellen der axialen Zugspannung der Schraube zur Erzielung der Einspannkraft erfolgt dabei gewöhnlich durch Beobachtung des Anzugs-Drehmoments des vorstehend angeführten mechanisch angetriebenen Schraubenschlüssels, beispielaweise mittels eines an dem Gerät angeordneten Drehmomentanzeigers oder dgl.
  • Diese vorstehend genannten Verfahren erfordern ein umständliches Vorgehen: die mechanischen Schraubenschlüssel müssen vflr dem Anziehen der Schrauben eingestellt und geprüft werden, und auch nach dem Anziehen der Schrauben ist eine Nachkontrolle des Drehmoments des mechanischen Schraubenschlüssels vorzunehmen. Insbesondere, wenn solche Arbeiten in großer Höhe oder bei schlechtem Wetter durchzuführen sind, wird die Handhabung der memechanischen Schraubenschlüssel übermäßig mühsam, woraus zuweilen beträchtliche Verzögerungen bei den Bauarbeiten entstehen.
  • Selbst wenn das vorstehend erwähnte Einrichten der Geräte mit größter Sorgfalt erfolgt, treten zuweilen ungleichmäßige Axialkräfte auf, so daß es äußerst schwierig ist, bei Handarbeit eine befriedigende Gleichförmigkeit des Schrauben-Anzugs zu erzielen.
  • Darüberhinaus ist es nach dem Anziehen einer Schraube dieser von außen keineswegs anzusehen, ob sie die erforderliche Axialspannung hat. Dieser Umstand führt zuweilen zu beträchtlichen Fehlern oder Ausfällen bei geschraubten Konstruktionen. Wenn dem gegenüber ein Verfahren zum Anziehen von Schrauben zur Verfügung stellt wird, bei dem binde konstante Axialkraft oder Zugspannung bohne die Notwendigkeit, mechanische Schraubenschlüssel einzurichten, automatisch erzielbar ist und ein Schraubbolzen für ein solches Verfahren geschaffen wird, so wird der Vorgang des Anziehens außerordentlich erleichtert und das Ergebnis des Anziehens beträchtlich gleichförmiger gestaltet und damit ein befriedigendes Zusammenspannen mittels der Schrauben gewährleistet.
  • Die Erfindung schafft demgemäß einen Schraubbolzen, der zur Verwendung in einem Anzugsverfahren verwendbar ist, mittels dessen eine konstante Axialkraft automatisch erzielbar ist.
  • Der erfindungsgemäße Schraubenbolzen weist einen eigentlichen Schraubenschaft und einen diesem gegenüber durch eine Einschnürung abgesetzten Fortsatz auf, wobei der Fortsatz zum Abscheren vom Schraubenschaft unter der Wirkung einer beim Ausüben einer vorbestimmten Anzugskraft auf eine auf das Gewinde des Schraubbolzens aufgeschraubten Mutter erzeugten und darauf übertragenen Gegenkraft bestimmt ist.
  • Wenngleich die in Japan veröffentlichten Patentanmeldungen Sho 33-8211 und 36-;561 ein mit einer Einschnürung an einem Ende versehenes Niet offenbaren, das bei Ausübung einer vorbestimmten Spannung auf das in einem Paßloch gehaltene Niet an der Einschnürung abbrechen soll, unterscheidet sich dieser Stand der Technik grundlegend von der vorliegenden Erfindung, bei der das Anziehen eines Schraubbolzens unter Ausnützung eines Gegendrehmoments erfolgt.
  • Die Erfindung umfasst auch einen Schlüssel zum Anziehen der Mutter auf dem Bolzen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser ist Fig. 1 ein Aufriß eines erfindungsgemäßen Schraubbolzens, Fig. 2-A eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, Fig. 2-B eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubbolzens, Fig. 3 eine Querschnittansicht mit Darstellung der Vorgänge beim Festziehen eines erfindungsgemäßen Schraubbolzens, Fig. 4 eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines zum Anziehen des erfindungsgemäßen Schraubbolzens verwendbaren mechanischen Schraubenschlüs sels und Fig. 5 eine Schnittansicht entsprechend der Linie X-X in Fig. 4.
  • Fiv. 1 zeigt eine al,f das Gewinde 2 eines Schraubenschaftes 1 geschraubte Mutter 3 und einen am freien Ende des Schraubenschaftes 1 angeordneten, durch eine Linschnürung 4 von diesem angesetzten Fortsatz 5. Die Tiefe der Einschnürung 4 ist so bemessen, daß der Fortsatz 5 durch das bei einer bestimmten Anzugskraft auftretende Gegenmoment abschert. Andererseits bestimmt die rorm und Tiefe der Einschnürung 4 die Größe des zur Erzielung der notwendigen Zugspannung aufzubringenden Widerszandes gegen Verdrehen.
  • Für die länge des Fortsatzes 5 gibt es keine besonderen Begrenzungen, solange er nur lang genug ist, um das Ansetzen eines Haltewerkzeugs zu gestatten.
  • Der Fortsatz 5 weist eine quadratische, vieleckige, elliptische oder gleichwertige, keinesfalls jedoch kreisförmige Querschnittsform auf, so faß er mittels eines Haltewerkzeugs sicner erfa.t werden kann. Andererseits kann der Fortsatz 5 mit einer Ausnehmung 7 von einer der genannten Formen in seiner Stirnfläche 6 gebildet sein.
  • Nach dem Einführen des zu verschraubenden erfindungsgemäßen Schraubbolzens 1 durch die zusammenzuspannenden Teile wird ein Haltewerkzeug 9 eines mechanischen Schraubenschlässels auf den Ansatz 5 aufgesetzt Fig. 3). Dann wird ein Anziehwerkzeug 10, beispielsweise ein Steckschlüssel des mechanischen Schraubenschlüssels auf die Mutter @ gesetzt und beginnt diese festzuziehen. Wie vorstehend bereits erläutert, kann der Fortsatz 5 mit einer vieleckigen Ausnehmung in seiner Stirnfläche 6 gebildet sein, wobei dann das Haltewerkzeug ein in die Ausnehmung einführbarer vieleckiger Schaft ist.
  • Durch die geschilderte Anordnung wird die beim Anziehen der Mutter entstehende Gegenkraft über das Haltewerkzeug auf den 711 diesem genaltenen Fortsatz übertragen und erzeugt an diesem ein Drehmoment.
  • Nachstehend ist die Erfindung zum besseren Verständnis der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel eines praktisch verwendabren Werkzeugs erläutert.
  • Bei bekannten Drehmoment-Anzugsverfahren sin Änderungen der Axialkraft während des Anziehens auf Änderungen des Anzugsdrehmoments in Verbindung mit Änderungen des Drehmoment-Koeffizienten im Schrauben-Muttersatz selbst zurückzuführen. Dabei richtet sich das aufgebrachte Ansugedrehmoment Jeweils nach der Festigkeit der verwendeten Schraube.
  • Dies beruht auf der Voraussetzung, daß ein Bolzen mit höherer Zugfestigkeit auch eine höhere Scherfestigkeit hat. Daher ist bei Schraubbolzen mit hoher Zugfestigkeit das Anzugsdrehmoment proportional der zulässigen Scherfestigkeit des Schraubbolzens. Somit wird bei 8chraubbolzen mit sehr hoher zulässiger Zugbelastung ein entsprechend hohes Anzugsdrehmoment angewandt.
  • Wenn demgegenüber bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schraubbolzens ähnlich große Änderungen des Drehmoments eintreten wie bei bekannten Verfahren, tritt deshalb noch kein übermäßipes oder unzureichendes Festziehen ein, da solche Anderungen von der Festigkeit des Schraubbolzens selbst abhängen.
  • Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Anziehen von Schraubbolzen anhand des dazu verwendbaren Geräts erläutert. Fig. 4 zeigt eine senkrechte Schnittansicht eines Schrauben-Anzugswerkzeugs in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Schraubbolzen 1, einer Mutter 3 und Unterlegecheiben 11, mit t den zusammensuspannenden, vom Schraubbolzen 1 durchsetzten Teilen 8. Das Haltewerkzeug 9 eines zentral angeordneten Werkzeugsch-aftes 12 ist auf den über das Gewindeteil des Bolzens hervorstehenden Fortsatz 5 aufgesetzt und der Steckschlüssel 10 steht in Eingriff mit der Mutter 3. Durch die Führung des Oberteils 14 von vieleckigem Querschnitt im Gehäuse 15 ist der Schaft 12 an einer Drehung gehindert, vermag jedoch gegen die Kraft einer Feder 13 auf-und abwärts gerichtete Bewegungen durchzuführen und sich damit der veränderlichen Länge des Fortsatzes 5 ansupassen. Somit beruht das vieleckige Oberteil 14 auf den gleichen Grundsätzen wie die Keilwelle.
  • Das Gehäuse 15 enthält durch hydraulischen Druck betätigbare Einrichtungen wie Zylinder oder dgl. oder motorgetrie-bene Antriebseinrichtungen 17, die mit dem lose auf dem zentral angeordneten Halterungsschaft 12 drehbaren und in Kugellagern 16 im Gehäuse 15 gelagerten Steckschlüssel 10 in Eingriff stehen.
  • Beim Drehen des Steckschlüssels 10 mittels der Antriebseinrichtung 17 wird die zum Anziehen der Mutter 3 -erforderliche Gegenkraft über die Antriebseinrichtung 17 und das Gehäuse 15 auf den zentral angeordneten Halterungsschaft 12 übertragen, der seinerseits über das am unteren Ende angeordnete Haltewerkzeug 9 mit dem Fortsatz 5 verbunden ist.
  • Die auf den Schraubbolzen ausgeübte Kraft wird durch Reibung mit der Scheibe 11 am Schraubenkopf oder mit den zusammenzuspannenden Teilen 8 aufgenommen und damit das Zusammenspannen bewirkt.
  • Sobald die Gegenkraft die erforderliche Größe überschreitet, schert der Fortsatz an der Einschnürung 4 ab, womit das Festziehen beendet ist.
  • Möglicherweise erforderlich werdendes nachträgliches stärkeres Festziehen läßt sich mühelos in bekannter Weise von Hand vornehmen.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß beim erfindungsgemäßen Schraubbolzen der Fortsatz automatisch abschert, sobald der Schraubbolzen eine bestimmte konstante Axialspannung erhält. Dadurch erübrigt sich vorheriges Einstellen und Prüfen von mechanischen Schraubenschlüsseln hinsichtlich der zu erteilenden Axialspannung, so daß das Anziehen der Schraubbolzen beträchtlich vereinfacht und übermäßiges oder unzulängliches Anziehen vermieden ist. Damit sind Befürchtungen hinsichtlich des Versagens der Schraubverbindungen nach dem Anziehen behoben, und es ergeben sich bemerkenswerte Vorteile in Bezug auf Arbeit, Planung und Sicherheit.

Claims (4)

  1. Patentansprüche:
    Schraubbolzen, gekennzeichnet durch einen Schrauben körper (1) und einen gegenüber diesem durch eine Einschnürung (4j abgesetzten Fortsatz (5), der zum Abscheren unter Einwirkung eines beim Auf bringen eines bestimmten Anzugsmomentes auf eine auf den Schraubenkörper (1,. zu schraubende Mutter (3) auf ihm aufgebrachten Reai;tionamomentes bestimmt ist.
  2. 2. Schraubbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da der Fortsatz (5) unrunden Querschnitt aufweist.
  3. 3. Schraubbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daf der Fortsatz (5) mit einer unrunaen Ausnehmung @ in seiner Stirnfläche (6) gebildet ist.
  4. 4. Schraubenschlüssel zum Anziehen der Mutter auf einem Schraubbclzen nach einem der Ansprüche 1 - 3, gekennzeichnet durch einen in einem Schlüssel (10) fUr die mutter (3) elagerten Schlüssel (9) für den Fortsatz (5) und eine Einrichtung zum Drehen der beiden Schlüssel relativ zueinander, die sich auf die Schlüssel abstützt. L e e r s e i t e
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WO1989005713A1 (en) * 1987-12-19 1989-06-29 Exotech Limited Tool for and a method of tightening a threaded fastener
FR3057920A1 (fr) * 2016-10-24 2018-04-27 Airbus Operations Procede d'installation d'un boulon avec une precontrainte en torsion

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