DE3020471C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Setzen von Befestigern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Setzen mehrteiliger Befestiger beispielsweise nach den US-PS 25 27 307 und 23 51 048 wird ein Werkzeug verwendet, das eine Vielzahl von im allgemeinen unabhängig voneinander bewegbaren Spannbacken aufweist. Letztere sind in den genannten Patentschriften und im Detail in der US-31 07 806 erläutert.

Bei solchen Backenkonstruktionen ist es unter gewissen Umständen beim Bolzeneinsetzen möglich, daß sich die Spannbacken außer axialer Fluchtung bewegen. Wenn dies eintritt und das Werkzeug betätigt wird, wird der Bolzen von weniger als der gesamten Backenbestückung ergriffen; dies kann dazu führen, daß Backenzähne oder Ziehnuten abgezogen werden und/oder schließlich eine oder mehrere Spannbacken versagen.

Zusätzlich werden derartige Backenkonstruktionen norma­ lerweise durch eine federbelastete Backenmitnehmeranord­ nung geschlossen gehalten. Um den Bolzen in die Backen einzuschieben, muß die Federvorspannkraft überwunden werden, wenn sich die Backen axial rückwärts und radial auswärts bewegen. In manchen Fällen können daher solche Einsatzkräfte unerwünscht hoch sein. Eine solche Kon­ struktion zeigt die DE-AS 13 03 366, bei der die Spannbacken von einer Federanordnung ständig in die geschlossene Stellung gedrängt werden.

Beispielsweise scheint die Größe der Einsatzkraft durch Befestiger verstärkt zu werden, bei denen die zu ergreifenden Nuten an dem Bolzen relativ tief sind. Eine solche Befestigerkonstruktion ist in P 29 21 861.9 vom 25. Mai 1979 erläutert. Bei solchen Befestigern ist es für eine der Backen möglich, daß sie permanent aus ihrer zweckmäßigen Lage bewegt wird, so daß das Werkzeug zerlegt und die Backe wieder ordnungsgemäß angeordnet werden muß. Zusätzlich kann gelegentlich bei der letzte­ ren Art eines Befestigers ein Bolzenabbruch an mehr als einer Nut auftreten, so daß relativ kleine Trümmerstücke in das Werkzeug gelangen. Bei herkömmlichen Werkzeugkon­ struktionen wird durch die große Zahl der unabhängig voneinander bewegbaren Teile eine Umgebung geschaffen, in welcher sich die Trümmerstücke ablagern und gegebe­ nenfalls das Werkzeug blockieren oder dessen Betrieb ernsthaft beeinträchtigen können. Wie in der oben ge­ nannten Anmeldung gezeigt ist, umfaßt der Befestiger ein Bolzenglied mit einer Vielzahl von Nuten und zugeordne­ ten Rippen; diese Nuten und Rippen sind im wesentlichen identische ringförmige kombinierte Verriegelungs- und Sollbruchnuten, die von zusammenwirkenden Seitenwänden begrenzt sind, welche in einen konkaven Abschnitt eines ausgewählten Radius konvergieren. Dieser Abschnitt ist von einer ausgewählten Größe, um eine vorbestimmte Spannungskonzentration zu schaffen, um den Bruch an einer vorgewählten Nut in der Nähe des Außenendes einer zugeordneten Hülse zu erleichtern.

Ausgehend von einem Stand der Technik, wie er in der oben erwähnten DE-AS 13 03 366 gezeigt ist, ist es hiernach die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die bekannte Vorrichtung zum Setzen eines Befestigers dahingehend zu verbessern, daß sie ein leichtes Einsetzen des Bolzengliedes gewährleistet und dabei möglichst weitgehend eine Beschädigung des Befestigers und seiner Rippen vermeidet, damit es nicht durch Trümmerstücke in dem Werkzeug zu einem Blockieren desselben kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Backen, welche zweckmäßig aus gehärtetem Stahl hergestellt sind, an einer elastomeren Struktur befestigt, so daß eine axiale Fehlausrichtung im wesentlichen ausgeschlossen ist. Gleichzeitig werden die Backen in einer vorgewählten Offenlage gehalten, so daß die Einsetzkräfte auf ein Minimum herabgesetzt werden. Da die Zahl der Ersatzteile wesentlich reduziert ist, ist die Wahrscheinlichkeit, daß das Werkzeug durch möglicherweise auftretende Trümmerstücke blockiert wird, auf ein Minimum herabgesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Längsansicht eines Befestigungswerkzeuges vor Anbringen des Werk­ zeuges an dem Befestiger,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, wobei das Werkzeug an dem Befestiger angeordnet ist, bevor das Werkzeug betätigt ist,

Fig. 3 eine ähnliche Längsansicht des Werkzeuges und des Befestigers, wobei das Werkzeug betätigt und in seinem zweiten Zughub dargestellt ist, wobei der Befestiger im wesentlichen gesetzt ist,

Fig. 4 eine Schnittansicht durch das Werkzeug längs der Linie 4-4 in Fig. 1.

In der Zeichnung ist eine Ziehvorrichtung 10 gezeigt, welche ein Zugglied 12 umfaßt, das in gestrichelten Linien teilweise dargestellt ist und mit einer Nasenanordnung 14 zwecks Setzens eines Befestigers 16 betätigbar ist. Der Befestiger 16 umfaßt ein Bolzenglied 18 und eine Hülse 20, die darauf gepreßt bzw. gestaucht werden kann, wobei der Bolzen 18 in fluchtenden Bohrungen in Werkstücken 22 und 24 angeordnet ist. Das Zugglied 12 kann herkömmlicher Art sein und eine rela­ tive Axialkraft ausüben, wie dies in der US-PS 21 32 112 beschrieben ist.

Die Nasenanordnung 14 umfaßt ein im allgemeinen rohr­ förmiges äußeres Amboßglied 26 mit einer Axialbohrung 27 und sich radial erstreckenden Ansätzen 28 in der Nähe eines Endes zwecks Verriegelungseingriffes mit dem Aufnahmeende des Gehäuses des Zuggliedes 12 mittels einer bekannten Einrichtung. In dieser Hinsicht könnten die Ansätze 28 auch durch eine separate Ring- und Nut­ kombination gebildet sein.

Das entgegengesetzte Ende des äußeren Amboßgliedes 26 ist im wesentlichen von einem Abschnitt 30 verschlossen, der eine Preß- bzw. Stauchbohrung 32 aufweist. Bei einigen Konstruktionen könnte ein separater Amboßab­ schnitt verwendet werden (wie dies in der erwähnten Anmeldung gezeigt ist). Die Preß- bzw. Stauchbohrung 32 kann verschiedene Formen aufweisen, um das Pressen bzw. Stauchen zu erleichtern.

Innerhalb des äußeren Amboßgliedes 26 ist ein im wesent­ lichen rohrförmiges Klemmhülsenglied 34 verschieblich angeordnet, das eine Axialbohrung 36 aufweist, die an ihrem rückwärtigen Abschnitt 38 mit einem Innengewinde versehen ist. Dieser rückwärtige Abschnitt 38 steht mit einem Gewindeabschnitt 40 einer Kolbenstange (teilweise gezeigt) des Zuggliedes 12 in Schraubeingriff. Das vordere Ende des Klemmhülsengliedes 34 weist eine axial auswärts, radial einwärts geneigte Bohrung 42 auf, die an ihrem vergrößerten Ende in einem Bohrungsabschnitt 44 vergrößerten Durchmessers endet.

Eine Spannhülse 46 ist verschieblich innerhalb des Klemmhülsengliedes 34 angeordnet und umfaßt eine Vielzahl von Spannbacken 49, die mit ihren rückwärtigen Enden an der Stirnfläche eines im allgemeinen rohrförmi­ gen elastomeren Hülsengliedes 50 befestigt sind. Die Außenflächen der Spannbacken 48 begrenzen eine kegel­ stumpfförmige Fläche, welche innerhalb der sich verjün­ genden Bohrung 42 angeordnet ist.

Bei einer Ausführungsform kann das elastomere Hülsen­ glied 50 aus einer flexiblen Urethankonstruktion sein. Die Spannbacken 48 (in einer Ausführungsform sind drei Stück vorgesehen) können mit dem Hülsenglied 40 in einer separaten Arbeitsstufe oder gleichzeitig mit dem Ausbil­ den des elastomeren Gliedes 50 verbunden werden, wenn eine Urethankonstruktion verwendet wird. Die rückwärti­ gen Enden der Spannbacken 48 können verkerbt oder gerif­ felt sein, um den Oberflächenbereich zu vergrößern und somit die Bindung mit dem Hülsenglied 50 zu erhöhen. Somit sind die Spannbacken 48 flexibel mit dem nachgie­ bigen Hülsenglied 50 verbunden und können sich, wenn sie befestigt sind, federnd radial bewegen. Da das Hülsen­ glied 50 gummiartig ist, können sich die Spannbacken 48 zu einem gewissen Grad auch federnd axial bewegen.

Die Spannbacken 48 haben eine Vielzahl von Zähnen 52 zwecks Ergreifens der Nuten des Bolzengliedes 18. Es sei hervorgehoben, daß die Zähne 42 eine Form aufweisen, die ähnlich derjenigen der Nuten des Bolzengliedes 18 ist und letztere im allgemeinen besetzen. Wenn sie an dem Hülsenglied 50 befestigt sind, sind die Zähne 52 einer jeden Spannbacke 48 in axialer Ausrichtung mit denen der anderen Spannbacken 48 gehalten. Da eine relative Axial­ bewegung zwischen den Spannbacken 48 durch das Hülsen­ glied 50 unterbunden ist, ist eine axiale Fehlausrich­ tung zwischen den Zähnen 52 im wesentlichen ausgeschlos­ sen, so daß ein ordnungsgemäßer Eingriff der Nuten des Bolzens 18 mit den Zähnen 52 aller Spannbacken 48 gewährleistet ist.

Es ist wünschenswert, daß die Spannbacken 48 nicht mit einer hohen Vorspannung geschlossen gehalten werden. Zu diesem Zweck sind die Spannbacken 48 über die flexible Verbindung so an dem Hülsenglied 50 befestigt, daß sie in ihrem entlasteten, nicht betätigten Zustand im allge­ meinen geöffnet, d. h. radial im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß die Rippen der Backenzähne 52 einen Einsetzdurchmesser D begrenzen. Der Durchmesser D ist etwas geringer als der Rippendurchmesser D1 am Bolzenglied 18, so daß eine vorgewählte minimale Inter­ ferenz bzw. ein Übermaß geschaffen ist. Die Größe dieser Interferenz bzw. dieser Überlagerung ist so gewählt, daß eine minimale Einsetzkraft erzeugt wird, wenn die Zieh­ vorrichtung 10 an dem Bolzen 18 angebracht wird, wobei gleichzeitig eine ausreichende Interferenz während des anfänglichen Greifens gewährleistet wird. Das anfängli­ che Ergreifen des Bolzengliedes 18 tritt ein, wenn die Ziehvorrichtung 10 betätigt wird, um das Klemmhülsen­ glied 34 rückwärts in bezug auf den äußeren Amboß 26 zu bewegen, zu welcher Zeit die konische Bohrung 42 mit der kegelstumpfförmigen Außenfläche der Spannbacken 48 in Kontakt kommt. Das anfängliche Greifen muß ausreichend sein, um die Spannhülse 46 an den Nuten des Bolzens 18 zu halten, so daß die Spannbacken 48 nicht von dem Bolzen 18 gleiten. Eine weitere relative Rückwärtsbewe­ gung des Klemmhülsengliedes 34 verursacht, daß sich die Spannbacken 48 vorwärts (relativ) in die konische Boh­ rung 42 bewegen, so daß die Spannbacken 48 ihre voll­ ständig geschlossene Lage erreichen und das Ergreifen des Bolzens 18 vollständig ist. Ein weiteres Bewegen der Klemmhülse 34 und der Anordnung 46 in bezug auf den äußeren Amboß 26 ergibt das Aufbringen der gewünschten relativen Axialkraft zwischen Bolzen 18 und Hülse 20 und ein Setzen des Befestigers 16; wenn der Hub der Ziehvor­ richtung 10 nicht ausreicht, um den Befestiger 16 voll­ ständig zu setzen, ergibt eine erneute Betätigung einen zweiten Zyklus, d. h. ein Hin- und Herbewegen der Klemm­ hülse 34 und der Spannhülse 46, so daß das Bolzenglied 18 näher an der Hülse 20 ergriffen wird (siehe Fig. 3). Nach Setzen des Befestigers 16 wird das Bolzenglied 18 an einer der Nuten in der Nähe des Endes der Hülse 20 durchtrennt. Der abgetrennte Abschnitt des Bolzengliedes 18 durchquert die Ziehvorrichtung 10 durch das Hülsen­ glied 50 und wird aus dem rückwärtigen Teil der Ziehvor­ richtung 10 ausgeworfen.

Um für kleine Einsetzkräfte trotz einer ausreichenden Interferenz beim anfänglichen Greifen zu sorgen, ist es wünschenswert, daß der Rippendurchmesser D an den Backen 48 so ist, daß die Zähne 52 beim anfänglichen Greifen in ungefähr der Hälfte der Tiefe der Nuten des Bolzenglie­ des 18 angeordnet sind, d. h. dem mittleren Durchmesser zwischen den Nuten und den zugeordneten Rippen an dem Bolzenglied 18 (siehe Fig. 2).

Zur Konstruktion nach Fig. 1-3 sei noch hervorgehoben, daß die Spannhülse 46 so angeordnet ist, daß sie sich axial innerhalb der Klemmhülse 34 zwischen dem Gewindeabschnitt 40 der Kolbenstange, welche eine Stopeinrichtung an dem rückwärtigen Ende der Axialbohrung 36 bildet, und der konischen Bohrung 42 bewegen kann. Hierdurch wird ein bestimmter Grad einer radialen Auswärtsbewegung der Spannbacken 48 erlaubt, so daß das Bolzenglied 18 durch die Öffnung (Durchmesser D) mit einer sperrklinkenartigen Wirkung eingesetzt werden kann. Es ist indessen bevorzugt, daß die Größe der Axialbewegung der Spannhülse 46 auf nicht mehr als ungefähr eine Steigung P der Nuten des Bolzengliedes 18 begrenzt ist. Diese Begrenzung der Axialbewegung ist vorgesehen, um die Herabsetzung der Greiffähigkeit der Nasenanordnung 14 zu verringern, d. h. die minimale Länge des Bolzengliedes 18, die erforderlich ist, um ein Ergreifen durch die Spannbacken 48 zu erlauben. Die Axialbewegung kann auf ein Minimum herabgesetzt werden, wenn die Flexibilität des Hülsengliedes 50 ausreichend ist, um die notwendige Bewegung der Spannbacken 48 zu erlauben.

Das Hülsenglied 50, welches nachgiebig ist, gestattet ein Ablenken der Spannbacken 48 und schafft ebenfalls eine Dämpfungsfunktion bei Bolzenbruch. Da das Hülsen­ glied 50 sich im allgemeinen über die Länge der Bohrung 36 erstreckt, können irgendwelche Trümmerstücke, die bei Bolzenbruch abgetrennt werden, ausgestoßen werden, so daß die Wahrscheinlichkeit reduziert ist, daß die Na­ senanordnung 14 durch diese Trümmerstücke blockiert wird.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Setzen eines Befestigers, der einen Bolzen mit einem Kopf und einem Schaft sowie eine Vielzahl von darin gebildeten Nuten und eine Hülse aufweist, die über dem Schaft des Bolzengliedes angeordnet wird und mit dem Bolzenglied zusammenwirkt, um eine Vielzahl von Werkstücken bei Anwendung einer Axialkraft zwischen dem Bolzenglied und der Hülse zu befestigen, mit einem im allgemeinen rohrförmig gestalteten Amboßelement (26), das eine Öffnung im Vorderteil aufweist, um eine Komponente der Axialkraft auf die Hülse aufzubringen, mit einem äußeren, verschiebbar in dem Amboßelement (26) angeordneten Hülsenglied (34) mit einer Axialbohrung (36) darin, die an ihrem Vorderende in einem angeschrägten Bohrungsteil (42) endet, mit einer Anzahl von Spannbacken (48), die eine kegelstumpfförmige äußere Oberfläche definieren, die an dem angeschrägten Bohrungsteil (42) des äußeren Hülsengliedes (34) angepaßt ist, wobei jede Spannbacke (48) eine Innenfläche mit einer Vielzahl von darauf gebildeten Zähnen aufweist, die wenigstens einige der Nuten des Bolzens bei einer axialen Verschiebung der Spannbacken (48) relativ zu dem angeschrägten Bohrungsteil (42) des ersten äußeren Hülsengliedes (34) ergreifen, und mit einem inneren Hülsenglied (50), das in der Axialbohrung (36) verschiebbar angeordnet ist und an seinem Vorderende in Kontakt mit den Hinterteilen der Spannbacken (48) steht, wobei das innere Hülsenglied (50) und die Spannbacken (48) in der axialen Bohrung (36) axial verschieblich sind von einer ersten Schließstellung, in der die Spannbacken (48) mit dem angeschrägten Bohrungsteil (42) im Eingriff stehen und dadurch radial geschlossen sind, zu einer zweiten Freigabestellung, in der die Spannbacken (48) radial geöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (48) einzeln mit dem Vorderende des zweiten inneren Hülsengliedes (50) flexibel verbunden sind, so daß die Spannbacken normalerweise in radial offenem Zustand und auch gegen eine Axialbewegung relativ zu einander gehalten werden, um die Zähne der jeweiligen Spannbacken in radialer Ausrichtung miteinander zu halten, und daß die Spannbacken (48) und das innere Hülsenglied (50) frei sind zur axialen Verschiebung in der Bohrung (36) des äußeren Hülsengliedes (34) zwischen dem angeschrägten Bohrungsteil (42) und einer Stopeinrichtung (40) an dem hinteren Ende der axialen Bohrung (36).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge der axialen Bewegung der Spann­ backen (48) und des inneren Hülsengliedes (50) ungefähr gleich ist dem axialen Abstand zwischen benachbarten Nuten des Bolzengliedes, mit dem die Spannbacken im Eingriff sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des inneren Hülsengliedes (50) im wesentlichen der Länge der axialen Bohrung (36) des äußeren Hülsengliedes (34) entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Hül­ senglied (50) aus elastomerem Material besteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem offenen Zustand der Spannbacken (48) die Zähne (52) eine Öffnung minimalen Durchmessers definieren, die kleiner ist als der Durchmesser der Rippen zwischen den Nuten des Bolzens und größer als der Kerndurchmesser der Nuten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Durchmesser ungefähr der mittlere Durchmesser zwischen dem Kerndurchmesser der Nuten und dem der zugeordneten Rippen ist.