DE3013116C2 - Vorrichtung zum Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen sowie hierfür geeigneter Schraubenbolzen - Google Patents

Description

50 Kraftfluß erreicht werden; in einem Fall wird das zu

verschraubende Bauteil im anderen Fall eine externe Kraftangriffsmöglichkeit in den Kraftfluß einbezogen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzie- Für die erstere Möglichkeit ist ein Ve^wbun gsgy-

hen und Lösen von Schraubverbindungen mittels eines stern mit geschlossenem inneren Kraftfluß bekannt bei motorischen Antriebs mit quasistatischem Drehmo- 55 dem der Rotor des Antnebsmotors mirJer Schraube ment, dessen Stator in einem Gehäuse drehbar gelagert oder mit dem Bolzen und der Stator mit der Muter Ober ist und Stator und Rotor jeweils mit einem Teil der formschlüss.ge Verbindungselemente gekoppelt wird. Stabverbindung verbindbar sind, sowie einen hierfür Die Schraube (oder der Bolzen) besitzt als formschKUs.-eeeieneten Schraubenbolzen 8^es Verbindungselement am Schaftende einen Vier-

Essina motorische Antriebe zur Erzeugung des zum 60 kantzapfen oder einen zweiseitig abgeflachten Zapfen. Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen erfor- Die Mutter .st m.t einem Außensech^jusgeb'ldet derlichen Drehmoments bekannt wobei die ein Rotor und Stator tragen entsprechende Schlüssel. Der dynamisches Moment erzeugenden Antriebe als söge- Nachteil dieses bekannten Verschraubungssystems nannte Schlagschrauber und die ein quasistatisches besteht darin, daß e.ne sichere Abstützung des Stators Drehmoment abgebenden Vorrichtungen als sogenann- 65 der Antriebsmaschine nur dann gewährleistet ist wenn te DrSnomentschrauber bezeichnet werden. das Reibmoment zwischen Schraube "kopf und Bauten

Schlagschraube* besitzen zur Erzeugung des dynami- größer ist als die Summe der Reibmomente zw.schen sehen Drehmoments ein Schlagwerk, welches tangentia- Mutter und Bauteil und zw.schen den Gewinden von

Mutter und Schraube bzw. wenn eine Rotationsbewegung der Schraube oder des Bolzens auf andere Weise verhindert wird, beispielsweise durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen Schraube bzw. Bolzen und Bauteil.

Für die Abstützung des Reaktionsmoments durch einen äußeren Kraftfluß sind entsprechend der geometrischen Gestalt des Kraftangriffsortes ausgebildete Reaktionsarme bekannt. Die Handhabung von Drehmomentschraubern mit derartigen Reaktionsarmen ist in |₀ der Praxis mit erheblichen Einschränkungen verbunden, so daß deren Einsatzmöglichkeiten begrenzt sind.

Schließlich ist ein Schraubverbindungssystem bekannt, bei dem das Reaktionsmoment mit Hilfe einer außenverzahnten, unter die Mutter zu legenden Unterlegscheibe durch Reibschluß auf das Bauteil übertragen wird. Der Nachteil dieses Systems besteht hauptsächlich darin, daß eine sichere Abstützung nur dann gegeben ist, wenn das durch den Reibschluß entstehende Moment größer ist als das Anzugs- bzw. Lösemoment der Schraubverbindung. Weiterhin bedingt die Unterlegscheibe Einschränkungen bezüglich der Sicherheit der Schraubverbindung, der Mon'.agekosten und der Verwendbarkeit bei räumlich beengten Montageverhältnissen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen mittels eines motorischen Antriebs mit quasistatischem Drehmoment zu schaffen, die das Entstehen eines äußeren Reaktionsmoments vermeidet, so daß auf speziell? Haltevorrichtungen am Gehäuse der Vorrichtung zur Aufnahme des ausgeübten Reaktionsmoments ebenso verzichtet werden kann wie auf spezielle Unterlegscheiben.

Diese Aufgabenstellung wird unter Verwendung eines motorischen Antriebs, dessen in einem Gehäuse mit einem Stator drehbar gelagerte Rotorwelle mit einem Teil der Schraubverbindung verbindbar ist, mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Stator des motorischen Antriebs drehbar im Gehäuse gelagert und mit dem jewe^:'s anderen Teil der Schraubverbindung verbindbar ist

Durch die drehbare Lagerung des mit dem jeweils anderen Teil der Schraubverbindung verbundenen Stators im Gehäuse wird ein ständig geschlossener innerer Kraftfluß im System »Schraubenbolzen-Mutter-Vorrichtung« erzielt, ao daß zu keiner Zeit ein äußeres Drehmoment ais Reaktion auf das Anzugsdrehmoment auftritt, das eine irgendwie geartete Abstützung erfordern würde. Durch die Erfindung können somit die Vorteile des Drehmomenurhraubprinzips, insbesondere niedrige Geräuschentwicklung und hohe Drehmomentengenauigkeit, im vollen Umfang genutzt werden. Durch eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schraube oder dem Schraubenbolzen und dem Rotor des Antriebsmotor einerseits und der Mutter und dem Stator des Antriebsmotors andererseits erfolgt ein ständig geschlossener innerer Kraftfluß, der keine äußere Abstützung oder die Verwendung einer speziellen Unterlegscheibe erfordert. Der Rotor und der eo Stator des Antriebsmotors können sich gleichzeitig und uneingeschränkt um ihre gemeinsame Rotationsachse drehen, da der Stator mit Ausnahme der Lagerreibung momentenfrei im Gehäuse der Vorrichtung drehbar gelagert ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorricntung ist die Rotorwelle mittels eines SteckschlüsselkoDfts rail dem dem Schraubenkopf entgegengesetzten Ende des Schraubenbolzeneund der Stator mittels eines den Steckschlüsselkopf konzentrisch umgebenden Rohrschlüssels mit der Mutter formschlüssig verbindbar. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Ein zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmter Schraubenbolzen ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der einstückig mit einem Schraubenkopf versehene Schraubenbolzen an seinem dem Schraubenkopf entgegengesetzten Ende mit einem Innensechskant ausgebildet ist Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Schraubverbindungen aus Schraube und Mutter erfordert somit nur eine geringfügige Abänderung des einstückig mit einem Schraubenkopf ausgebildeten Schraubenbolzens.

Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Schraubverbindungen aus Mutter und Schraubenbolzen ohne Kopf angewendet werden soll, wird für die Ausbildung des Schraubenbolzens gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, den Seht άjbenbolzen mit einem vorderen Abschnitt mit Linksgewinde zum Einschrauben in ein Gewinde eines ersten Bauteils sowie mit einem hinteren Abschnitt mit Rechtsgewiide oder am vorderen Abschnitt mit Rechtsgewinde und am hinteren Abschnitt mit Linksgewinde auszubilden, der eine gewindelose Bohrung des mit dem ersten Bauteil zu verbindenden zweiten Bauteils durchdringt, auf den eine Mutter aufschraubbar ist und der an seinem aus dem zweiten Bauteil und der Mutter herausragenden Ende mit einer Schlüsselfläche versehen ist

Ein solcher erfindungsgemäßer Schraubenbolzen kann für diejenigen Fälle eingesetzt werden, bei denen die Verwendung einer Schraube und einer beweglichen Mutter nicht möglich ist Da eich Rotor und Stator der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichzeitig und gegenläufig drehen, wird der erfindungsgemäße Schraubenbolzen einerseits in die Gewindebohrung eingeschraubt und andererseits die Mutter auf den Bolzen aufgeschraubt

Obv'ohl die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen die Verwendung eines Schraubenbolzens mit zusätzlichem Verbindungselement, wie beispielsweise Innensechskant oder Außenvierkant erfordert und nur von der Seite der Mutter her ansetzbar ist, ergibt sie gegenüber den bekannten Konstruktionen erhebliche Vorteile. Diese liegen nicht nur in der niedrigen Geräuschemission und in der hohen Drehmomentengenauigkeit, sondern insbesondere darin, daß keine Belastung der Bedienungsperson durch dynamische oder statische Reaktionsmomente auftritt und das sogenannte Gegenhalten von Schraube oder Mutter entfällt

Der erfhidungsgemäß ausgebildete Schraubenbolzen macht Vorarbeiten am Werkstück überflüssiij, wie sie beispielsweise bei der Verwendung von bekannten Schrauben mit Nase erforderlich sind. Außerdem kann der erfindungsgemäße Schraubenbolzen auch mit herkömmlichen Werkzeugen angezogen und gelöst werden.

In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schraubenbolzens dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen schem.tischen Längsschnitt durch die Vorrichtung sowie eine erste Ausführungsform des Schraubenbolzens und

Fig.2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubenbolzens.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung besitzt ein Gehäuse I₁ in welchem mittels Lagern 2 der Stator 3 eines Antriebsmotors drehbar gelagert ist. Bei diesem Antriebsmotor kann es sich um einen Elektromotor oder um einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb handeln. In jedem Fall besitzt der Motor einen im Stator 3 drehbar gelagerten Rotor, dessen aus dem Stator 3 herausragende Rotorwelle 4 in F i g. 1 zu erkennen ist.

Die mit der Vorrichtung nach F i g. 1 anzuziehende bzw. zu lösende Schraubverbindung besteht aus einem Schraubenbolzen 5 mit einstückig angeformtem Schraubenkopf 5a sowie einer Mutter 6. Der Schraubenbolzen 5 ist an seinem dem Schraubenkopf 5a abgewandten Ende mit einem Innensechskant 5b ausgebildet, in den ein Steckschlüsselkopf 7 einsetzbar ist, der an der Rotorwelle 4 ausgebildet ist. Auf die Mutter 6 ist ein Roiiiichiüssei 8 aufsteckbar, der die Rotorwelle 4 bzw. den Steckschlüsselkopf 7 konzentrisch umgibt und mit dem Stator 3 verbunden ist.

Aufgrund dieser Ausbildung ergibt sich bei einem Anziehen und bei einem Lösen der in F i g. 1 dargestellten Schraubverbindung ein geschlossener innerer Kraftfluß in dem System, das einerseits aus dem Schraubenbolzen 5 und der Mutter 6 und andererseits aus dem mit dem Stator 3 verbundenen Rohrschlüssel 8 sowie dem mit der Rotorwelle 4 verbundenen Steckschlüsselkopf 7 besteht. In F i g. 1 ist für die Drehrichtung des Anziehens der Schraubverbindung der geschlossene Kraftfluß eingezeichnet. Er ergibt sich dadurch, daß sich einerseits der Rotor und andererseits der Stator 3 der Vorrichtung gleichzeitig und uneingeschränkt um ihre gemeinsame Rotationsachse drehen können.

Während bei der Schraubverbindung nach F i g. 1 der mit dem Schraubenkopf 5a einstückig ausgebildete Schraubenbolzen 5 einen Innensechskant 5b zum Ansetzen des Steckschlüsselkopfes 7 aufweist, zeigt F i g. 2 eine weitere Schraubverbindung, die mit der voranstehend beschriebenen Vorrichtung angezogen bzw. gelöst werden kann, wobei in diesem Fall die Schraubverbindung einen Schraubenbolzen 9 umfaßt, der keinen angeformten Schraubenkopf besitzt

Diese beispielsweise zur Verschraubung zweier Flansche 10a und Wb dienende Schraubverbindung wurde vorgesehen, weil die Verwendung einer Schraube und einer beweglichen Mutter nicht möglich ist. Der Schraubenbolzen 9 besitzt einen vorderen Abschnitt 9a mit Linksgewinde, mit dem er in ein Gewinde des Flansches 106 eingeschraubt wird. Auf einem hinteren Abschnitt 9b ist der Schraubenbolzen 9 mit einem Rechtsgewinde versehen, auf das eine Mutter 11 aufschraubbar ist. Der hintere Abschnitt 9b mit dem Rechtsgewinde durchdringt eine gewindelose Bohrung

ίο des Flansches 10a, so daß das Rechtsgewinde auf dem hinteren Abschnitt 9ύ des Schraubenbolzens 9 ausschließlich zum Aufschrauben der Mutter 11 dient.

Während die Mutter 11 wiederum von dem mit dem Stator 3 verbundenen Rohrschlüssel 8 der Vorrichtung angezogen wird, ist die Rotorwelle 4 der Vorrichtung in diesem Fall mit einem Steckschliisselkopf versehen, der auf einen Sechskantzapfen 9c des Schraubenbolzens 9" paßt. Die gegenläufigen Drehbewegungen von Stator 3 und Rotor schrauben somit einerseits den Schrauben-

?ⁿ bolzen 9 mittpk pines vorderen Abschnittes 9a in das Gewinde des Flansches 10t ein und andererseits die Mutter 11 auf den hinteren Abschnitt 9b des Schraubenbolzens 9 auf. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist zwischen dem vorderen Abschnitt 9a und dem hinteren Abschnitt 96 des Schraubenbolzens 9 ein gewindeloses Übergangsstück 9t/ausgebildet.

Bezugsziffernliste

1 Gehäuse 2 Lager

3 Stator

4 Rotorwelle

5 Schraubenbolzen 5a Schraubenkopf

5b Innensechskant

6 Mutter

7 Steckschlüsselkopf

8 Rohrschlüssel

9 Schraubenbolzen 9a Vorderer Abschnitt

9b Hinterer Abschnitt se Sechskantzapfen 9d Übergangsstück 10a Flansch 106 Flansch

11 Mutter

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. le Drehimpulse abgibt Bedingt durch dieses Verfahren

   Patentansprüche: _def rj_rehmomenterzeugung streuen die Anzugsmomen-

   1 Vorrichtung zum Anziehen und Lösen von te in den Schraubverbindungen erheblich, wobei das Schraubverbindungen mittels eines motorischen Reaktionsmoment jedoch genug ist Der Einsatz Antriebs mit quasistatischem Drehmoment dessen 5 derartiger Schlagschrauber ist in der Regel mit einer in einem Gehäuse mit einem Stator drehbar sehr hohen Lärmentwicklung verbunden, die weniger gelagerte Rotorwelle mit einem Teil der Schraub- durch die Luftschallabstrahlung der Vorrichtung selbst verbindung verbindbar ist dadurch gekenn- bestimmt wird, sondern durch die starke KörperschaU-zeichnet daß der Stator (3) des motorischen anregung und die daraus resultierende Luftscnallab-Antriebs drehbar im Gehäuse (1) gelagert und mit _l0 strahlung des zu verschraubenden Bauteils vnd der dem jeweils anderen Teil der Schraubverbindung angekoppelten Elemente. ....

   verbindbar ist Bei der Montage von aus Schraube und Mutter

   Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bestehenden Schraubverbindungen muß im allgemeinen zeichnet daß die Rotorwelle (4) mittels eines die Schraube mit einem Gegenhaltewerkzeug festgehal-Steckschlüsselkopfes (7) mit dem dem Schrauben- 15 ten werden, um die Mutter mittels einer Vorrichtung koDf (Sa) entgegengesetzten Ende des Schrauben- -iufschrauben zu können. Um dieses separate Gegenhalbolzens (5) und der Stator (3) mittels eines den tewerkzeug zu vermeiden, ist ein Schlagschraubsystem Steckschlüsselkopf (7) konzentrisch umgebenden entwickelt worden, bei dem das Werkzeug zum Rohrschlüssels (8) mit der Mutter (6) formschlüssig Anziehen bzw. zum Lösen und das zum Gegenhalten verbindbar ist 20 gleichzeitig von der Seite der Mutter angesetzt werden.

   3 Schraubenbolzen zur Anwendung einer Vor- Hierzu wird eine Schraube verwendet die am richtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekenn- Schaftende einen Innensechskant besitzt Mittels eines zeichnet daß der Schraubenbolzen (9) mit einem entsprechenden Schlüssels, der mit dem Gehäuse des vorderen Abschnitt (9a; mit Linksgewinde zum Schlagschrauber, verbunden ist wird ein Drehen der Einschrauben in ein Gewinde eines ersten Bauteils ₂₅ Schraube verhindert Auch dieses bekannte Schlag-(10W sowie mit einem hinteren Abschnitt (9b) mit Schraubsystem besitzt jedoch den Nachteil einer sehr Rechtsgewinde ausgebildet ist der eine gewindelose hohen Lärmentwicklung und einer erheblichen Streu-Bohrung des mit dem ersten Bauteil (iOb) zu ung der AnzugsmoRtente.

   verbindenden zweiten Bauteil (10a; durchdringt auf Bei den Drehmomentschraubern wird das Drehmoden eine Mutter (U) aufschraubbar ist und der an 30 ment des Antriebsmotors über ein Getriebe und1 evt seinem aus dem zweiten Bauteil (10a;und der Mutter eine Kupplung direkt auf die Schraubverbindung (11) herausr^genden Ende mit einer Schlüsseifläche übertragen. Bedingt durch die Einleitung eines quasista-(9cjversehen ist tischen Drehmoments in die Schraubverbindung ist die

   4. Schraubenbolzen zur Anwendung einer Vor- Geräuschentwicklung wesentlich geringer und die richtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet 35 Reproduzierbarkeit des Anzugsmomentes erhebhch daß der Schraubenbolzen (9) .nit einem vorderen höher als bei der Verwendung eines Schlagschrauber Abschnitt(9a;mit Rechtsgewinde zum Einschrauben Der wesentliche Nachtet der Drehmomentschrauber m ein Gewinde eines ersten Bauteils (10*;sowie mit besteht jedoch darin, daß das Reaktionsmornent dem einem hinteren Abschnitt (9b) mit Linksgewinde Anzugs- bzw. Lösemoment entspricht Be. fre.handig ausgebildet ist «0 geführten Drehmomentschraubern können geringere

   5 Schraubenbolzen nach Anspruch 3 und 4. Reaktionsmomente zwar durch die Bedienungsperson dadurch gekennzeichnet daß die Schlüsselfläche als abgestützt werden höhere Drehmomente erfordern Mehrkantzapfen (9c) ausgebildet ist jedoch eine spezielle Vorrichtung zur Abstützung des

   6. Schraubenbolzen nach Anspruch 3, 4 oder 5, Reaktionsmoments.

   dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem vorde- 45 Diese Abstützung des Reaktionsmoments mittels ren Abschnitt (9_fl; und dem hinteren Abschnitt (9b) einer Vorrichtung kann entweder durch einen innerhalb ein gewindeloses Übergangsstück (9d) ausgebildet des Schraubverbindungssystems aus Schraube (oder • ⁶ Bolzen), Mutter und Drehmomentschrauber geschlosse

   nen inneren Kraftfluß oder durch einen äußeren