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Schraubbolzen und Schlüssel zum Anziehen desselben.
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Die Erfindung betrifft einen Schraubbolzen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung schafft demgemäß einen Schraubbolzen, der zur Verwendung
in einem Anzugsverfahren verwendbar ist, mittels dessen eine konstante Axialkraft
automatisch erzielbar ist.
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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.
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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.
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Die Erfindung umfasst auch einen Schlüssel zum Anziehen der Mutter
auf dem Bolzen.
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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.
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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.
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Für die länge des Fortsatzes 5 gibt es keine besonderen Begrenzungen,
solange er nur lang genug ist, um das Ansetzen eines Haltewerkzeugs zu gestatten.
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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.
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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.
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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.
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Nachstehend ist die Erfindung zum besseren Verständnis der vorstehenden
Beschreibung in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel eines praktisch verwendabren
Werkzeugs erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Sobald die Gegenkraft die erforderliche Größe überschreitet, schert
der Fortsatz an der Einschnürung 4 ab, womit das Festziehen beendet ist.
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Möglicherweise erforderlich werdendes nachträgliches stärkeres Festziehen
läßt sich mühelos in bekannter Weise von Hand vornehmen.
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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.