DE3913354A1

DE3913354A1 - Befestigungselemente fuer schraubverbindungen

Info

Publication number: DE3913354A1
Application number: DE19893913354
Authority: DE
Inventors: Gerd Volker Dipl In Baumueller
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1989-04-22
Filing date: 1989-04-22
Publication date: 1990-10-25

Description

Die Erfindung betrifft diverse Befestigungselemente für Schraubverbindungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft speziell Blechmuttern ähnliche Befestigungselemente für automatisierte Montagen.

Weitläufig verwendet werden u. a. steckbare Blechmuttern. Sie bestehen aus mehrfach gefaltetem Federstahlblech, besitzen einen einzigen Gewindegang, werden unverlierbar über Randbohrungen des einen Teils geschoben und mittels einer Blechschraube unter Beilage eines Sprengrings, einer Zahn- oder Fächer-Scheibe mit dem Gegenstück gesichert verschraubt (Herstellung und Vertrieb derartiger Metall- Schnellbefestigungselemente: Firma MECAMO-SIMMONDS GmbH, Heidelberg und Firma A. RAYMOND, Lörrach).

Einsetzbar sind diese Blechmuttern, wie schon angedeutet, nur für Randverschraubungen und für relativ dünnwandige Bleche. Eine Automatisierbarkeit des Montageablaufs ist nicht möglich. Solche Blechmuttern werden einzeln und vornehmlich von Hand aufgeschoben. Eine magazinierte, selbständige Zuführung ist nicht gegeben. Verwendet können nur Blech- oder selbstschneidende Schrauben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein universell anwendbares Befestigungselement in Form einer Mutter zu schaffen, das für automatisierte Verschraubungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe, gemäß der Erfindung, wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind folgender Art:
Kostengünstig herstellbar, da einfaches Stanzteil.
Anwendbar für alle bekannten Gewindetypen ohne Einschränkung des Gewindedurchmessers (rechts- oder linksgängige metrische und zöllige Gewinde).
Entfall von Sicherungselementen, daher Teilereduzierung und Kostensenkung.
Optimal geeignet für automatisierte Verschraubungen und damit verbunden Verkürzung der Montagezeiten und Senkung der Montagekosten.
Sichere, automatische Muttern-Zufuhrmöglichkeit mit Verfügbarkeitssteigerung (= Anzahl der benötigten Befestigungselemente während der Montage pro Zeiteinheit) einer stationären Mutternschraubeinrichtung oder in Verbindung mit Handhabungseinrichtungen.
Schnelle und einfache Montagebewegung des Schraubwerkzeugs (hauptsächlich Steckbewegung).
Große Servicefreundlichkeit im Kundendienstfall (die Verschraubung ist mit herkömmlichen Werkzeugen von Hand wiederum lösbar).

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Befestigungselement im Längsschnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 2,

Fig. 2 das Befestigungselement nach Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 2a die Abwicklung bzw. den Blechzuschnitt des Befestigungselements gemäß Fig. 1 und Fig. 2,

Fig. 3 ein Befestigungselement im Längsschnitt nach Fig. 1 mit integriertem bzw. angeschnittenen Federring gemäß DIN 127, Form A (gewellt),

Fig. 4 ein Befestigungselement im Längsschnitt nach Fig. 1 mit integriertem bzw. angeschnittenen Federring gemäß DIN 127, Form B (gerade),

Fig. 5 ein Befestigungselement im Längsschnitt nach Fig. 1 mit integriertem Sicherungsblech gemäß DIN 70 852, Form A,

Fig. 6 ein Befestigungselement im Längsschnitt nach Fig. 1 mit integriertem Sicherungsblech gemäß DIN 70 852, Form B,

Fig. 7 ein Befestigungselement im Längsschnitt nach Fig. 1 mit integrierter Zahnscheibe gemäß DIN 6797,

Fig. 8 ein Befestigungselement im Längsschnitt nach Fig. 1 mit integrierter Fächerscheibe gemäß DIN 6798,

Fig. 9 ein gegenüber den Fig. 1 bis 8 modifiziertes Befestigungselement in der Seitenansicht,

Fig. 10 das Befestigungselement nach Fig. 9 in der Draufsicht,

Fig. 10a die Abwicklung bzw. den Blechzuschnitt des Befestigungselements gemäß den Fig. 9 und 10,

Fig. 11 das Befestigungselement nach Fig. 9 mit integriertem Federring gemäß DIN 127, Form A (gewellt),

Fig. 12 das teilweise geschnittene Befestigungselement nach Fig. 10 mit der Schemadarstellung der Federringintegration,

Fig. 13 das Befestigungselement nach Fig. 9 mit integriertem Federring gemäß DIN 127, Form B (gerade),

Fig. 14 das teilweise geschnittene Befestigungselement nach Fig. 10 mit integrierter Zahnscheibe gemäß DIN 6797, Form J,

Fig. 15 das teilweise geschnittene Befestigungselement nach Fig. 10 mit integriertem Sicherungsblech gemäß DIN 70 952, Form A oder B,

Fig. 16 das teilweise geschnittene Befestigungselement nach Fig. 10 mit integrierter Fächerscheibe gemäß DIN 67 98, Form J,

Fig. 17 ein praktisches Anwendungsbeispiel einer Mutternverschraubung zweier Teile mit Hilfe einer Blechschraube und eines Befestigungselements mit Sicherung nach Fig. 7 oder 8,

Fig. 18 ein praktisches Anwendungsbeispiel einer Mutternverschraubung zweier Teile mit Hilfe einer Blechschraube und eines Befestigungselements mit Sicherung nach Fig. 14 oder 16,

Fig. 19 ein praktisches Anwendungsbeispiel einer Mutternverschraubung zweier Teile mit Hilfe eines angeschweißten metrischen oder zölligen Gewindestehbolzens und eines Befestigungselements mit Sicherung nach Fig. 7 oder 8.

Das in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Befestigungselement wird zunächst mittels einer speziellen Montagevorrichtung auf das Gewinde der entsprechenden und positionierten Schraube aufgesteckt, dann unter Krafteinwirkung soweit aufgeschoben bis ein Anschlag auf den zu verbindenden Teilen über eine maßliche Tiefenkontrolle registriert wird. Anschließend führt das automatische Schraubwerkzeug eine definierte kurze Drehbewegung aus und setzt die Verschraubung fest. Die gekrümmten, stumpfwinkligen und federnden Zungen 1 verspreizen bzw. verkrallen sich mit dem gleich wie gestalteten Gewinde der Schraube. Der Montageautomat führt also nicht wie üblich eine ausschließliche Drehbewegung durch, sondern in erster Linie das anschlagmäßige Aufstecken besagten Befestigungselements und dann erst ein Anziehen desselben. Es können sowohl Standardverschraubungen mit Hilfe pneumatisch geregelter Anzugsmomente für preßluftangetriebene Schrauber (oder bei Elektroschraubern über deren Motorstrom begrenzte Drehmomente) durchgeführt werden, als auch "hochwertige" Schraubverbindungen bei welchen zusätzlich der Drehwinkel bzw. das Drehmoment ab Tiefenanschlag genau überwacht wird. Bei "hochwertigen" sowie sicherheitsrelevanten Schraubverbindungen oder Schraubfällen sind im Zuge der Produzentenhaftung die Anzugswerte schriftlich zu dokumentieren.

Das Befestigungselement kann in Verbindung mit allen bekannten Gewindetypen, ohne Einschränkung des Gewindedurchmessers (die Zungen 1 federn je nach Gewindedurchmesser mehr oder weniger weit auf), der Gewindedrehrichtung (rechts- oder linksgängig) und der Gewindeart (Trapez-, Sägegewinde etc.) eingesetzt werden. Verwendung finden hierbei sowohl ganz normale Schrauben, Gewindestehbolzen oder ähnliches mit metrischem oder zölligem Gewinde, als auch Blechschrauben mit der ihnen eigenen steilen Gewindesteigung oder spezielle Gewindetypen.

Aus Fig. 2 ist die Sechskantform des Verbindungselements ersichtlich. Ein Lösen von Hand mit herkömmlichen Schraubenschlüsseln ist gegeben.

Fig. 2a zeigt den Zuschnitt des vorzugsweise aus Federstahlblech bestehenden Befestigungselements. Die vier Lappen 2 werden entlang ihrer gestrichelten Linie 3 rechtwinklig nach unten und an der Biegestelle verrundet abgekantet und die vier Zungen 1 entlang der gestrichelten Kreislinie 4 radial gekrümmt und entgegengesetzt nach oben gebogen, so daß eine Form gemäß der Fig. 1 bzw. Fig. 2 entsteht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gewindemuttern ist das Befestigungselement, da aus Federstahl bestehend, hart. Eine Sicherung der Verschraubung ist deshalb nur in speziellen Fällen erforderlich. (Bei Verwendung ungehärteter Muttern ist eine Sicherung mittels Federringen oder ähnlichem unerläßlich.) Zu diesem Zweck werden nun an den Rändern 5 der Lappen 2 DIN-mäßige Gewindesicherungselemente als das sind: Federringe, Zahnscheiben, Fächerscheiben oder Sicherungsbleche gemäß den Fig. 3 bis 8 angeschnitten oder angeprägt. Befestigungselement und Sicherung bilden ein einziges Teil.

In automatisierten Fertigungs- bzw. Montageeinrichtungen werden derartige Befestigungselemente selbsttätig zugeführt. Sie sind deshalb gegurtet, d. h. an einem Band zusammenhängend und von einer Rolle abspulbar. Zu diesem Zweck werden die oben erwähnten Befestigungselemente in nicht dargestellter Weise an kleinen, schmalen Stanzbrücken unverlierbar miteinander verbunden. Kurz vor der Montage durchtrennt das Mundstück des Schraubwerkzeugs die Stanzbrücke und vereinzelt so das Befestigungselement.

Fig. 9 und 10 stellt die Variante eines analog wirkenden Befestigungselements dar. Es besteht ebenfalls aus Federstahlblech und ist genauso variabel einsetzbar wie das Befestigungselement nach Fig. 1 und 2. Das Verspreizen mit der Schraube erfolgt durch die beiden Zungen 1′.

Der Blechzuschnitt gemäß Fig. 10a ist gegenüber dem Zuschnitt gemäß Fig. 2a wesentlich einfacher gehalten und gestaltet die Herstellung noch günstiger. Die Zungen 1′ mit ihren Einkerbungen 10 werden entlang den gestrichelten Linien 3′ gemäß einem stumpfen Winkel zueinander stehend, d.h. schräg nach oben, gebogen. Die Einkerbungen 10 verspreizen sich mit dem Gewinde der jeweils eingesetzten Schraube. Eine nach unten kragende, kreisförmige und mit einer Schrauben-Durchstecköffnung versehene Durchprägung 6 erhält auf ihrer Oberfläche gemäß den Fig. 11 bis 16 die zuvor erwähnten integrierten Sicherungselemente.

In den Fig. 17 und 18 ist die gesicherte Verbindung zweier Teile dargestellt. Die Verschraubung erfolgt mit Hilfe einer Blechschraube und der Befestigungselemente gemäß Fig. 2 oder Fig. 10.

Fig. 19 veranschaulicht die gesicherte Verbindung zweier Teile mit Hilfe eines metrischen oder zölligen Gewindebolzens 7, welcher seinerseits mit dem einen Verbindungsteil 8 in einer Einprägung 9 verschweißt ist und eines Befestigungselements nach Fig. 3 bis Fig. 8 mit integrierter Sicherung.

Die erfindungsgemäßen Befestigungselemente können überall dort eingesetzt werden, wo bislang eine automatische Mutternzuführung als nicht möglich oder als problematisch anzusehen war. (Handelsübliche Muttern mit angeprägter Sperrverzahnung konnten aus sicherheitstechnischen bzw. vorschriftenmäßigen Gesichtspunkten überhaupt nicht, einschränkend oder nur für ganz konkrete Anwendungsfälle freigegeben werden.)

Claims

1. Befestigungselemente für Schraubverbindungen, wobei die Befestigungselemente als universell für alle bekannten Schrauben mit den verschiedensten Gewindetypen einsetzbare Blechmuttern aus mehrfach gefalztem Federstahlblech herstellt sind und mit deren Hilfe miteinander verbindbare Teile automatisiert verschraubbar und mit herkömmlichen Werkzeugen von Hand wiederum lösbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Befestigungselement an mindestens vier Seiten seiner sechseckigen Grundfläche um gestrichelte Linien (3) nach unten abkantbare Lappen (2) angeformt sind und daß innerhalb der sechseckigen Grundfläche mindestens vier zentrische und um eine gestrichelte Kreislinie (4) angeordnete und segmentartige stumpfwinklige Zungen (1) radial nach oben gekrümmt gebogen angebracht sind (Fig. 1 und Fig. 2a).

2. Befestigungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (2) an ihren Rändern (5) mit einer Schraubensicherung in Form gerader Sprengringe versehen sind.

3. Befestigungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (2) an ihren Rändern (5) mit einer Schraubensicherung in Form gewellter Sprengringe versehen sind.

4. Befestigungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (2) an ihren Rändern (5) mit einer Schraubensicherung in Form integrierter Sicherungsbleche versehen sind.

5. Befestigungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (2) an ihren Rändern (5) mit einer Schraubensicherung in Form einer integrierten Zahnscheibe versehen sind.

6. Befestigungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (2) an ihren Rändern (5) mit einer Schraubensicherung in Form einer integrierten Fächerscheibe versehen sind.

7. Befestigungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der sechseckigen Grundfläche des Befestigungselements zwei einander gegenüberliegende und um die gestrichelte Linie (3′) schräg nach oben abbiegbare Zungen (1′) mit Einkerbungen (10) angeformt sind und daß in der sechseckigen Grundfläche eine zentrische, kreisförmige, nach unten kragende und mit einer Schrauben- Durchstecköffnung versehene Durchprägung (6) angebracht ist (Fig. 9 und Fig. 10a).

8. Befestigungselemente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die kreisförmige Durchprägung (6) ein gewellter Sprengring integriert ist.

9. Befestigungselemente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die kreisförmige Durchprägung (6) ein gerader Sprengring integriert ist.

10. Befestigungselemente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die kreisförmige Durchprägung (6) eine Fächerscheibe integriert ist.

11. Befestigungselemente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die kreisförmige Durchprägung (6) eine Zahnscheibe integriert ist.

12. Befestigungselemente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die kreisförmige Durchprägung (6) ein Sicherungsblech integriert ist.

13. Befestigungselemente nach den Ansprüchen 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente untereinander durch schmale Stanzbrücken verbunden sind.