DE3637605A1 - Einrichtung zum anziehen eines bolzens oder einer mutter - Google Patents

Description

Die Einrichtung bezieht sich allgemein auf eine Einrichtung zum Anziehen eines Bolzens oder einer Mutter und betrifft insbesondere eine Einrichtung mit einer Klinken-Rasteinrichtung, welche die Hin- und Herbewegung eines Fluiddruckzylinders in eine Drehrichtung zum Anziehen eines Bolzens oder einer Mutter umwandelt.

Es sind verschiedene Arten von Werkzeugen zum Anziehen eines Bolzens oder einer Mutter bekannt. Sie umfassen große Einrichtungen für spezielle Zwecke und Schlüssel mit kleinem Drehmoment.

Unter anderem ist eine Einrichtung mit einer Klinken- Rastmechanik bekannt. Sie kann mit der Hand in jeder Richtung hin- und herbewegt werden zum Anziehen oder Lösen eines Bolzens oder einer Mutter. Sie umfaßt einen Handgriff und ist sehr einfach in ihrer Konstruktion. Da sie jedoch mit der Hand betätigt wird, ist sie üblicherweise nur brauchbar, wenn ein kleines Drehmoment zum Anziehen eines Bolzens oder einer Mutter erforderlich ist. Sie ist nicht zu gebrauchen, wenn ein großes Drehmoment erforderlich ist. Sie ist ebenfalls nicht in der Lage, eine gleichförmige Anziehkraft an eine Vielzahl von Bolzen oder Muttern anzulegen. Infolgedessen ist ein komplizierteres Werkzeug zum Anziehen von Bolzen und Muttern erforderlich, wenn beispielsweise ein Druckkessel oder ein Wärmeaustauscher hergestellt wird. So ist beispielsweise eine Einrichtung bekannt mit einer Klinken- Rastmechanik, welche die Hin- und Herbewegung eines Fluiddruckzylinders in eine Drehbewegung zum Drehen eines Bolzens oder einer Mutter umwandelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Einrichtung mit einer Klinken-Rastmechanik vorzusehen, die einen Bolzen oder eine Mutter durch Anlegen eines optimalen Betrags an Drehmoment, der leicht gesteuert werden kann, wirksam anziehen kann.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Einrichtung vorgesehen mit einem Rahmen, einem drehbaren Greifglied, welches in dem Rahmen gelagert ist und eine Ausnehmung bzw. einen Durchgang aufweist, in welchem der Kopf eines Bolzens oder eine Mutter gehalten werden kann, einem Fluiddruckzylinder, der im Rahmen vorgesehen ist und eine Kolbenstange aufweist, einem Glied, welches zwischen den Zylinder und das Greifglied geschaltet ist und mit einem Ende mit der Kolbenstange verbunden ist und mit dem anderen Ende mit dem Greifglied zu dessen Drehung in Eingriff tritt, und einer Klinken-Rastmechanik, die das Greifglied mit dem Drehglied drehbar verbindet, welches um die Drehachse des Greifgliedes hin- und herbeweglich ist.

Die Einrichtung arbeitet effektiv, da die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange direkt in die Bewegung der Klinken-Rastmechanik in jede Richtung umgesetzt wird, ohne einen merklichen Verlust an Fluiddruckenergie zu verursachen. Der Betrag an Drehmoment zum Anziehen eines Bolzens oder einer Mutter kann durch den Fluiddruck genau eingestellt werden. Der Betrag an Drehmoment ist durch einen Fluiddruckkreis für den Zylinder und dessen Steuersystem leicht zu steuern. Infolgedessen ist die erfindungsgemäße Einrichtung zum Anziehen von Bolzen und Muttern nützlich bei der Herstellung eines großen Bereiches an Strukturen, bei welchen unterschiedlichste Drehmomentbeträge erforderlich sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem schematisch dargestellten Fluiddruckkreis;

Fig. 2 eine Seitenansicht entlang Linie I-I in Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Einrichtung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung; und

Fig. 5 eine Seitenansicht der Einrichtung, in welcher sie beispielsweise zum Anziehen von Bolzen für einen Flansch an einem Druckkessel benutzt dargestellt ist.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine die Erfindung enthaltende Bolzen- oder Muttern-Befestigungseinrichtung bzw. -Anzieheinrichtung bei A gezeigt und umfaßt einen Rahmen, der von einem Paar von parallel mit Abstand voneinander angeordneten L-förmigen Wänden 1 und 2 gebildet wird, die miteinander durch Verbindungsbolzen 3 verbunden sind. Insofern seine Wände 1 und 2 L-förmig sind, umfaßt der Rahmen einen langen Schenkel und einen kurzen Schenkel. Ein Greifglied 4 ist in dem Rahmen an dem Ende von dessen kurzen Schenkel drehbar gelagert. Ein Fluiddruckzylinder 5 ist im langen Schenkel des Rahmens vorgesehen. Es kann beispielsweise ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder sein. Der Zylinder 5 ist mit seinem Basisende mit dem Ende des langen Schenkels des Rahmens drehbar parallel zu den Wänden 1 und 2 verbunden. Der Zylinder 5 weist eine Kolbenstange auf, die an einem Ende mit einem Kolben verbunden ist und aus dem Zylinder 5 durch dessen gegenüberliegendes Ende nach außen vorsteht. Ein Glied 7 zum Drehen des Greifgliedes 4 ist durch die Kolbenstange 6 hin- und herbeweglich drehbar und diese Hin- und Herbewegung des Gliedes 7 wird durch eine Klinken-Rastmechanik in die Drehbewegung des Kreisgliedes 4 umgewandelt, wie nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben wird.

Die Wand 1 des Rahmens weist eine kreisförmige Öffnung 10 an dem Ende ihres kurzen Schenkels auf und die Wand 2 weist eine kreisförmige Öffnung 11 auf, die im Durchmesser gleich dem der Öffnung 10 ist und zu dieser koaxial liegt. Das Greifglied 4 ist in den Öffnungen 10 und 11 drehbar getragen und erstreckt sich zwischen diesen. Die Wand 1 ist an ihrer inneren Oberfläche mit einem gebogenen Vorsprung 12 angrenzend an die Verbindungsstelle zwischen dem kurzen und dem langen Schenkel des Rahmens vorgesehen. Die Wand 2 weist auf ihrer inneren Oberfläche einen gebogenen Vorsprung 13 auf, der dem gebogenen Vorsprung 12 gegenüberliegt. Die gebogenen Vorsprünge 12 und 13 weisen einen gleichen Radius auf. Jeder von diesen liegt auf einem Kreis, der seinen Mittelpunkt auf der Drehachse des Kreisgliedes 4 hat.

Das Kreisglied 4 ist im allgemeinen ringförmig und weist ein axiales Loch bzw. einen axialen Durchgang 14 auf, der in seinem Querschnitt hexagonal ausgebildet ist und in welchem der Kopf eines Bolzens B gehalten werden kann. Das Greifglied 4 weist eine äußere Umfangsfläche auf, die mit einer Vielzahl von Klinkenzähnen 15 vorgesehen ist, welche alle in dieselbe Umfangsrichtung geneigt sind. Die äußere Fläche des Kreisgliedes 4 umfaßt ebenfalls ein Paar von Ringgleitflächen 16 an seinen gegenüberliegenden Enden. Die Zähne 15 erstrecken sich zwischen den Gleitflächen 16. Die Gleitflächen 16 sind in die Wandöffnungen 10 bzw. 11 des Rahmens im Gleitpaßsitz eingesetzt.

Das Drehglied 7 umfaßt einen Armteil 21, der durch einen Stift 20 mit der Kolbenstange 6 drehbar verbunden ist, und einen sektorförmigen Basisteil 22, der sich von dem Armteil 21 aus erstreckt und auf den konkaven Flächen der gebogenen Vorsprünge 12 und 13 gleitend getragen wird. Der Basisteil 22 umfaßt eine Vielzahl von Aussparungen 23, die sich in einer Richtung erstrecken, die radial zum Greifglied 4 verläuft. Das Drehglied 7 umfaßt ebenfalls eine Vielzahl von Rastklinken 24, von denen jede in einer der Aussparungen 23 angeordnet ist und aus dieser vorsteht. Jede Klinke 24 tritt in Eingriff mit einem der Zähne 15 auf dem Greifglied 4. Eine Schraubenfeder 25 ist in dem Boden jeder Aussparung 23 angeordnet, um die Klinke 24 in derselben Aussparung 23 nach außen zu drücken und dadurch in Eingriff mit dem zugeordneten Zahn 15 zu halten. Die Zähne 15 und die Klinken 24 bilden die Klinken-Rasteinrichtung bzw. das Klinkengesperre, welches aus Greifglied 4, in Fig. 1 gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, während es dessen Drehung in entgegengesetzter Richtung verhindert.

Der Fluiddruckzylinder 5 ist mit seinem Basisende durch einen Stift 30 drehbar mit den Rahmenwänden 1 und 2 verbunden. Der Zylinder 5 weist ein Paar von Öffnungen 31 und 32 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens mit Abstand voneinander angeordnet und mit einer Fluiddruckquelle 50 strömungsmäßig verbunden sind. Der von der Quelle 50 dem Zylinder 5 alternativ durch die Öffnungen 31 und 32 zugeführte Fluiddruck bewirkt die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 6 und dadurch die drehende Hin- und Herbewegung des Drehgliedes 7.

Jeder Zahn 15 weist eine Flanke auf, die mit dem Umfang des Greifgliedes 4 einen kleineren Winkel einschließt als dessen andere Flanke und mit der eine der Klinken 24 in Eingriff tritt, um das Greifglied 4 zu drehen, wenn die Kolbenstange 6 durch das Fluid vorgeschoben wird, welches durch die Öffnung 31 in den Zylinder 5 zugeführt wird.

Der Fluiddruckkreis 51 ist so vorgesehen, daß er Fluiddruck in den Zylinder 5 alternativ durch die Öffnungen 31 und 32 liefert. Eine Steuereinheit 52 ist zur Steuerung des Kreises 51 vorgesehen. Der Kreis 51 umfaßt alle erforderlichen Steuerventile und Steuergeräte, die üblicherweise in einem gleichartigen Kreis verwendet werden, einschließlich einem Solenoidventil, einem Wechselventil, einem Rückschlagventil und einem Strömungssteuerungsventil. Der Kreis 51 steuert die Intervalle der Fluidzuführung zu den Öffnungen 31 und 32 und den Hub und die Belastung der Kolbenstange 6, die durch die Steuereinheit 52 gesetzt sind. Die Steuereinheit 52 sieht eine optimale Steuerung für die Kolbenstange 6 vor, so daß sie einen optimalen Betrag an Drehmoment zum Anziehen des Bolzens B anlegen kann.

In Betrieb wird die Kolbenstange 6 vorgeschoben, wenn Fluid durch die Öffnung 31 in den Zylinder 5 eingeführt wird. Als Folge dessen wird das Drehglied 7, in Fig. 1 gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und die mit den Zähnen 15 in Eingriff stehenden Klinken 24 erteilen dem Greifglied 4 eine Drehbewegung. Mit anderen Worten wird die Linearbewegung der Kolbenstange 6 in die Drehbewegung des Greifgliedes 4 umgesetzt und die Energie des Fluids durch das Drehglied 7 und das Greifglied 4 in ein Drehmoment zum Drehen des Bolzens B umgewandelt.

Dann wird die Kolbenstange 6 in den Zylinder 5 zurückgezogen, wenn das Fluid durch die andere Öffnung 32 in diesen eingeführt wird. Als Folge dessen wird das Drehglied 7 in Fig. 1 im Uhrzeigersinn gedreht. Die Klinken 24 gleiten auf einen nach dem anderen Zähnen 15, während die Schraubenfedern 25 die Klinken 24 mit den Zähnen 15 in Eingriff halten, bis das Drehglied 7 im Uhrzeigersinn seinen maximalen Drehweg gedreht worden ist. Während dieser Bewegung des Gliedes 7 in seine Ausgangsposition erteilen die Klinken 24 dem Greifglied 4 keine Drehbewegung.

Infolgedessen dreht das Drehglied 7 das Greifglied 4 nur in der Richtung zum Anziehen des Bolzens B unbeachtlich der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 6. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, die Position der Einrichtung A relativ zum Bolzen B vom Beginn bis zum Ende der Anzieharbeit zu ändern.

Der Betrag des Drehmoments, welcher zum Drehen des Bolzens B erforderlich ist, hängt von der Drehkraft des Greifgliedes 4 ab. Diese Drehkraft wird durch die Fluidenergie hervorgerufen, die durch die Kolbenstange 6 übertragen wird. Infolgedessen kann, wenn der Kreis 51 und die Steuereinheit 52 beispielsweise eingestellt sind, einen maximalen Fluiddruck zu liefern, ein maximales Drehmoment aufrechterhalten werden, bis der Bolzen B mit einer Mutter oder einem Teil einer Maschine oder einer Vorrichtung, die miteinander verbunden werden müssen, fest verbunden ist. Infolgedessen kann die erfindungsgemäße Einrichtung alle von einer Vielzahl von Bolzen mit einem gleichen Drehmoment gleichförmig anziehen, welches erforderlich ist zur Herstellung verschiedener Arten von Maschinen oder Vorrichtungen, beispielsweise zum Verbinden einer Stirnplatte mit einem Druckkessel oder einem Wärmeaustauscher. Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Anziehen von Bolzen an jeglicher Vorrichtung mit vollständig fluiddichter Konstruktion geeignet.

Die intermittierende Bewegung der Klinken-Rast-Einrichtung in jeder Richtung ist die einzige Bewegung, die erforderlich ist, um die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 6 in die Drehbewegung des Kreisgliedes 4 umzusetzen. Infolgedessen ist es möglich, die Energie des Fluids im Zylinder 5 direkt in die Drehbewegung des Greifgliedes 4 umzuwandeln, ohne irgendeinen mechanischen Energieverlust von dieser einzuschließen. Infolgedessen kann mit der Einrichtung ein Bolzen oder dgl. angezogen werden, ohne daß ein bemerkenswerter Energieverlust auftritt.

Nach Fig. 5 wird die erfindungsgemäße Einrichtung A beispielsweise zum Verbinden eines Flansches an einem Druckkessel benutzt. Die Einrichtung A wird dazu benutzt, eine Vielzahl von Bolzen B, die entlang dem Umfang des Flansches F mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, mit einer gleichen Zahl von Muttern, die hinter dem Flansch F positioniert und folglich nicht gezeigt sind, oder mit Innengewinde versehenen Teilen des Flansches F, die ebenfalls nicht gezeigt sind, fest verbunden bzw. gezogen.

Die Einrichtung A ist an der Kante des Flansches F so positioniert, daß dessen Greifglied 4 im Paßsitz über den Kopf eines Bolzens B gesetzt ist, während das Ende des langen Schenkels ihres Rahmens den Kopf eines benachbarten Bolzens B berührt. Wenn der Zylinder 5 betätigt wird, um eine Kraft zum Anziehen des Bolzens B zu erzeugen, über welchen das Greifglied 4 im Paßsitz aufgesetzt ist, erzeugt dieser eine Reaktionskraft, die dazu tendiert, die Einrichtung A um den Bolzen B, in Fig. 5 gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Eine solche Drehung der Einrichtung A wird jedoch durch den benachbarten Bolzen B verhindert, an welchem das Ende des langen Schenkels von deren Rahmen ruht. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, die Einrichtung A am Flansch F zu befestigen, wenn die Bolzen B angezogen werden. Die Einrichtung A kann in einer festen Position während der Arbeit des Anziehens irgendeines Bolzens B gehalten werden und infolgedessen ein genügend großes Drehmoment an diesen leicht anlegen.

Die Einrichtung A wird umgedreht, wenn der Bolzen B gelöst werden soll. Dies ist der einzige Unterschied, der den Arbeitsgang des Lösens von dem Arbeitsgang des Anziehens unterscheidet, welcher vorstehend beschrieben worden ist.

Obgleich die erfindungsgemäße Einrichtung in Verbindung mit dem Anziehen eines Bolzens beschrieben worden ist, kann diese in gleicher Weise zum Anziehen oder Lösen einer Mutter benutzt werden.

Wenn das Drehglied 7 klein und fest bzw. stabil ist, kann die Einrichtung als Ganzes in ihren Abmaßen und ihrem Gewicht verringert werden, was die Handhabung ihres Rahmens für ein Anziehen und Lösen erleichtert.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Anziehen eines Bolzens oder einer Mutter, gekennzeichnet durch einen Rahmen, ein Greifglied, welches in dem Rahmen drehbar getragen wird und ein Loch bzw. eine Ausnehmung bzw. einen Durchgang aufweist, in welchem der Kopf eines Bolzens oder eine Mutter gehalten werden kann, einen Fluiddruckzylinder, welcher in dem Rahmen vorgesehen ist und eine Kolbenstange aufweist, ein Glied, welches zwischen den Zylinder und das Greifglied zum Drehen des Greifgliedes geschaltet ist, wobei dieses Drehglied mit einem Ende mit der Kolbenstange verbunden ist und mit dem anderen Ende mit dem Greifglied in Eingriff tritt, und eine Klinken-Rastmechanik, die das Greifglied mit dem Drehglied drehbar verbindet, welches um die Drehachse des Greifgliedes hin- und herdrehbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifglied einen ringförmigen Körper umfaßt, der eine ringförmige äußere Umfangsfläche aufweist, die mit einer Vielzahl von Zähnen ausgebildet ist, die parallel zu der Drehachse liegen, und daß der Drehkörper an seinem äußeren Ende mit einer Vielzahl von Klinken vorgesehen ist, die mit einem der Zähne in Eingriff treten, wobei die Zähne und die Klinken die Klinken-Rastmechanik bilden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ein Paar von parallel mit Abstand angeordneten L-förmigen Wänden umfaßt, zwischen denen das Greifglied, der Zylinder und das Drehglied angeordnet sind, daß die Wände für diesen Rahmen einen kurzen Schenkel, in welchem das Greifglied angeordnet ist, und einen langen Schenkel bilden, in welchem der Zylinder angeordnet ist, daß das Drehglied zwischen den Schenkeln gelegen ist und daß der lange Schenkel ein Endteil aufweist, an welchem der Zylinder parallel zu den Wänden drehbar angebracht ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ein Paar von aufeinander zugerichteten, gebogenen Vorsprüngen umfaßt, die jeweils auf der Innenfläche der zugeordneten Wand ausgebildet sind, und daß das Drehglied ein Paar von gebogenen Oberflächen aufweist, von denen jeder den zugeordneten der gebogenen Vorsprünge berührt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Federn in dem Drehglied vorgesehen ist und daß jede eine der Klinken gegen die äußere Oberfläche des Greifgliedes drückt bzw. vorspannt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne so geformt sind, daß einer der Klinken mit einem der Zähne zum Drehen des Greifgliedes betriebsmäßig in Eingriff treten kann, wenn die Kolbenstange aus dem Zylinder vorgeschoben wird.