DE69321185T2

DE69321185T2 - Verfahren und vorrichtung zum mechanischen spannen von bolzen, stiften und dergleichen

Info

Publication number: DE69321185T2
Application number: DE69321185T
Authority: DE
Inventors: John K. Saddle River N.J. Junkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-07
Filing date: 1993-05-05
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: EP0836015A3; JP2835878B2; KR0146033B1; AU657227B2; ES2124309T3; JPH06508907A; ES2211681T5; EP0836015A2; DK0593742T3; DE69532340D1; DE69532340T2; EP0593742A4; AU4245093A; DE69321185D1; PT1108900E; ES2211681T3; ATE171524T1; DE69532340T3; DE593742T1; WO1993022568A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Spannen von Schrauben, Stiften und dergleichen und eine Vorrichtung zum mechanischen Spannen derselben. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mechanischen Spannen von Schrauben, Stiften und dergleichen, die in einem Gegenstand, zum Beispiel einem Flansch und dergleichen, angeordnet sind.

Allgemeiner Stand der Technik

Verfahren und Vorrichtungen zum Spannen der oben erwähnten allgemeinen Art sind in der Technik bekannt. Beispielsweise wird eine mechanische Mutter verwendet, die zwei bezüglich einander in entgegengesetzten axialen Richtungen bewegliche Elemente aufweist, um eine Schraube, einen Stift und dergleichen zu dehnen oder zu entspannen. Es gibt viele Anwendungen, bei denen zur Abdichtung der beiden Flanschteile keine Dichtungen verwendet werden, oder bei denen der Stift bezüglich der erforderlichen Klemmkraft überdimensioniert ist. Aus diesem Grunde ist bei einer Stahl/Stahl-Flanschverbindung kein Zusammendrücken durchführbar, und bei einem überdimensionierten Stift ist keine Stiftdehnung durchführbar, und somit wird die Axialbewegung eines der Teile der so gebildeten Mutter unmöglich.
Die US-A-3565472 offenbart einen Anordnung zum Spannen eines Stiftes, bei der ein Reibungselement zwischen dem Ende einer Mutter und einem zu montierenden Gegenstand angeordnet ist, wobei das Element mit einem Hülsengewinde in der Mutter und mit der Schraube verkeilt ist.

Offenbarung der Erfindung

Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum mechanischen Spannen von Schrauben, Stiften und dergleichen, das die Nachteile des Stands der Technik überwindet.
Zur Lösung dieser Aufgaben und anderer, die im folgenden zutage treten, umfaßt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Dehnen und Entspannen eines Stifts nach Anspruch 1.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mechanische Spannvorrichtung nach Anspruch 7 vorgesehen.
Bei der Durchführung des Verfahrens und Ausführung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Dehnung des Stiftes auf zuverlässige Weise erhalten, wobei die erforderliche Klemmkraft an den Gegenstand, wie zum Beispiel einen Flansch oder dergleichen, angelegt wird, und alle Teile der Vorrichtung eine eine Einheit bereitstellende Struktur bilden, bei der sich die Komponenten nicht relativ zueinander bewegen können und ein zuverlässiges Verklemmen aller Komponenten miteinander bereitgestellt wird.
Die Erfindung ist sowohl hinsichtlich ihrer Ausführung als auch ihrer Betriebsweise neben zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen davon am besten anhand der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur der Zeichnung stellt eine Ansicht dar, die einen Querschnitt einer Vorrichtung zum mechanischen Spannen eines Stiftes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die ein neues mechanisches Spannverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert.

Beste Durchführungsweise der Erfindung

Ein Verfahren und eine Vorrichtung D zum mechanischen Spannen gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Dehnen und Entspannen eines Stiftes 1 verwendet, der in einem Außengegenstand, wie zum Beispiel einem Flansch 2 und dergleichen, angeordnet ist. Gemäß der Erfindung wird der Stift 1 durch ein Innenteil in Eingriff genommen, das insgesamt mit der Bezugszahl 4 bezeichnet wird und nur in einer Axialrichtung beweglich ist, um den Stift in die Axialrichtung zu ziehen, um ihn zu dehnen und dadurch in dem Gegenstand zu spannen, oder um den Stift zu entspannen, wie im folgenden erläutert.
Das Innenteil 4 wird mittels eines Außenteils 3, das mit dem Innenteil 4 verbunden ist und sich um die Achse des Stiftes drehen kann, und mittels eines Reibungselements 5, das mit mindestens einem der Teile 3 und 4 zusammenwirkt, um die Reibung zwischen den Teilen 3 und 4 zu ändern, wie unten erläutert, nur in die Axialrichtung bewegt.
Das Außenteil 3 weist einen Endteil 7 auf, der von dem Flansch 2 weg weist und mit Eingriffsausbildungen, zum Beispiel Keilzähnen 8, versehen ist, die von einem Werkzeug in Eingriff genommen werden sollen. Das Außenteil 3 weist auch einen Teil 9 auf, der zu dem Flansch 2 hin weist und eine Fläche 10 aufweist, die so angeordnet ist, daß sie an das Reibungselement 5 anstößt. Schließlich weist das Außenteil 3 ein Innengewinde 11 auf. Das Außenteil 3 ist als röhrenförmiges Glied, das mit den oben angegebenen Ausbildungen versehen ist, ausgebildet.
Das Innenteil 4 weist einen Endteil 12 auf, der von dem Flansch 2 weg weist und mit mehreren Eingriffsausbildungen, zum Beispiel Keilzähnen 13, die von einem Werkzeug in Eingriff genommen werden sollen, versehen ist. Es weist auch eine Außenfläche auf, die mit einem Gewinde 14 versehen ist, das in das Gewinde 11 der Innenfläche des Außenteils 3 eingreift. Das Innenteil 4 weist einen Teil 15 auf, der in dem damit zusammenwirkenden Teil 5 angeordnet ist und eine Außenfläche aufweist, die mit Eingriffsausbildungen, zum Beispiel Keilzähnen 16, versehen ist. Schließlich weist das Innenteil 4 eine Innenfläche auf, die mit Eingriffsausbildungen, die zum Beispiel als ein Innengewinde 17 ausgestaltet sind, zum Eingriff mit dem Stift 1 versehen ist. Das Innenteil 4 ist auch als röhrenförmiges Glied ausgebildet.
Das Reibungselement 5 ist scheibenförmig. Es ist einerseits zwischen dem Endteil 9 des Außenteils 3 und dem Flansch 2 anzuordnen und umgibt andererseits den Teil 15 des Innenteils 4. Das Reibungselement 5 weist eine Innenfläche auf, die mit mehreren Eingriffsausbildungen, zum Beispiel Keilzähnen 18, versehen ist, die mit den Keilzähnen 16 des Teils 15 des Innenteils 4 in Eingriff stehen. Das Reibungselement 5 weist eine Fläche 19, an die die Fläche 10 des Außenteils 3 anstößt, und des weiteren eine gegenüberliegende Fläche 20, die an die Außenfläche des Flansches 2 anstößt, auf.
Das Gewinde 11 des Außenteils 3 und das Gewinde 14 des Innenteils 4 haben einen Richtungssinn, während das Gewinde 17 des Innenteils 4 den entgegengesetzten Richtungssinn hat. Beispielsweise kann es sich bei dem Gewinde 17 um ein rechtsgängiges Gewinde und bei den Gewinden 11 und 14 um linksgängige Gewinde handeln.
Das das Innenteil 4 mit dem Außenteil 3 verbindenden Verbindungsmittel 11, 14 ist ein Gewindemittel, während es sich bei dem Verbindungsmittel 16, 18 zur Verbindung des Innenteils 4 mit dem Reibungselement 5 um ein Keilverzahnungsmittel handeln kann. Diese Verbindungsmittel 11, 14 und 16, 18 sind axial voneinander beabstandet.
Es läßt sich sagen, daß das Innenteil 4 vier Flächen aufweist, die mit anderen Teilen zusammenwirken und Reibung unterliegen können. Insbesondere weist es die Fläche des Innengewindes 17, die Fläche des Außengewindes 14, die an das Reibungselement 5 anstoßende Fläche und die an den Flansch 2 anstoßende Endfläche auf. Das Außenteil 3 weist hingegen nur zwei Flächen auf, die Reibung unterliegen können, nämlich die Fläche des Innengewindes 11 und die an das Reibungselement 5 anstoßende Fläche.
Zur Dehnung oder Entspannung des Stiftes 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein (nicht gezeigtes) Werkzeug so angelegt, daß es die Keilverzahnungen 8 des Außenteils 3 in Eingriff nimmt, um letzteres zu bewegen, und auch die Keilzähne 13 des Innenteils in Eingriff nimmt, um zumindest das Teil 4 festzuhalten. Wenn das Außenteil 3 so bewegt wird, daß es sich um die Achse der Vorrichtung D und den Stift oder in eine Richtung zum Spannen des Stiftes dreht, stößt seine Fläche 10 an die Fläche 19 des Reibungselements 5, und deshalb kann sich das Außenteil 3 nicht weiter in Axialrichtung auf das Reibungselement 5 bewegen. Unter der Drehwirkung des Außenteils 3 und aufgrund des Zusammenwirkens zwischen den Gewinden 11, 14 wird das Innenteil 4 in die Axialrichtung, in der Zeichnung von unten nach oben, verschoben und dreht sich gleichzeitig nicht um die Achse. Während dieser Bewegungen wird das Reibungselement 5 weder durch Drehung um die Achse noch in die Axialrichtung verschoben. Es ist bezüglich des Flansches 2 unbewegbar. Die axiale Aufwärtsverschiebung des Innenteils 4 ohne Drehung um die Achse bewirkt eine Zugkraft an dem Stift 1 nach oben, weshalb er sich dehnt.
Aufgrund des Zusammenwirkens der Teile 3 und 4 und des Reibungselements 5, das dem Innenteil 4 einen höheren Reibwiderstand verleiht als dem Außenteil 3, wenn an eines der Teile 3, 4 eine Kraft in einer Drehrichtung um die Achse angelegt wird (durch Anlegen einer Kraft an ein Teil, indem ein Teil festgehalten und das andere Teil gedreht wird, oder indem an beide Teile eine Drehkraft gleicher Größe in entgegengesetzten Richtungen angelegt wird), dreht sich somit das Außenteil 3 nach Beseitigung der Lücken in der Anordnung, während sich das Innenteil 4 nur in die Axialrichtung bewegt, um den Stift 1 in die Axialrichtung nach oben zu ziehen. Wenn der Stift 1 gedehnt ist, wird an den Flansch 2 eine wesentliche Klemmkraft angelegt, so daß sich die Teile 3, 4, das Reibungselement 5 und der Stift 1 nicht in Dreh- oder Axialrichtung bezüglich des Flansches 2 und umgekehrt bewegen können, so daß eine eine Einheit bildende Struktur erzeugt wird, bei der alle Komponenten unbewegbar aneinandergeklemmt sind.
Obgleich die Erfindung als Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Spannen von Stiften ausgestaltet dargestellt und beschrieben wurde, soll sie nicht als auf die gezeigten Einzelheiten eingeschränkt gelten, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Änderungen durchgeführt werden können, ohne auf irgendeine Weise von dem Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Dehnen und Entspannen eines Stifts, der eine Achse aufweist und in einem Gegenstand (2) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Verbinden des Stifts (1) mit einem ersten Teil (4) einer Spannvorrichtung, das nur in einer Axialrichtung des Stifts bewegbar ist, um den Stift (1) in die Axialrichtung zu ziehen, um ihn zu dehnen und dadurch in dem Gegenstand (2) zu spannen oder um den Zugkraft an dem Stift zu reduzieren und dadurch den Stift (1) zu entspannen; und Bewegen des ersten Teils (4) nur in die Axialrichtung durch Verbinden des ersten Teils (4) mit einem zweiten Teil (3) der Spannvorrichtung, das um die Achse drehbar ist; derartiges Ineingriffbringen eines Reibungselements (5) mit dem ersten und/oder zweiten Teil (3, 4), daß eines (4) der Teile einen größeren Reibungswiderstand gegenüber Bewegung aufweist als das andere (3) der Teile, und daß das zweite Teil (3) nicht fest mit dem Reibungselement (5) in Eingriff steht, sondern stattdessen bezüglich des Reibungselements (5) frei drehbar ist, während es frei an letzteres (5) anstößt; und Anlegen einer Kraft an mindestens eines der Teile (3, 4) der Spannvorrichtung, wodurch das zweite Teil (3) gedreht wird und das erste Teil (4) nur in die Axialrichtung bewegt wird, um den Stift (1) in die Axialrichtung zu bewegen, um den Stift (1) zu dehnen und an den Gegenstand (2) eine Klemmkraft anzulegen, so daß sich die beiden Teile (3, 4), der Stift (1) und das Reibungselement (5) nicht drehen oder bezüglich einer Fläche des Gegenstands (2) axial bewegen können und umgekehrt, und eine eine Einheit bildende Struktur mit allen Komponenten erzeugt wird, die unbewegbar aneinandergeklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß über ein erstes Eingriffsmittel (13) an das erste Teil (4) an einem Endteil davon, der von dem Reibungselement (5) beabstandet ist, eine Haltekraft angelegt wird und gleichzeitig über ein zweites Eingriffsmittel (8) an dem zweiten Teil eine entgegengesetzte Wirkkraft an das zweite Teil (3) angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Verbinden des ersten Teils (4) mit dem Stift (1) durch ein erstes Gewindemittel (17) und das Verbinden des zweiten Teils (3) mit dem ersten Teil (4) durch ein zweites Gewindemittel ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, und weiterhin mit dem Schritt des derartigen Anordnens des Reibungselements (5) zwischen dem Gegenstand (2) und einem Endteil des zweiten Teils (3), der dem Gegenstand (2) gegenüberliegt, daß das Reibungselement (5) einen Endteil (15) des ersten Teils (4), der dem Gegenstand (2) gegenüberliegt, umgibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wirkkraft durch Ineingriffnahme des zweiten Teils (3) durch ein Werkzeug und Bewegen des zweiten Teils (3) durch ein Werkzeug um die Achse angelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Haltekraft durch die Ineingriffnahme des ersten Teils (4) durch ein Werkzeug und Festhalten des ersten Teils (4), so daß es sich nicht drehen kann, angelegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, und weiterhin mit dem Schritt des Bereitstellens eines ersten Verbindungsmittels (11, 14) zum derartigen Verbinden des ersten Teils (4) mit dem zweiten Teil (3), daß sich das zweite Teil (3) um die Achse bewegt, und eines zweiten Verbindungsmittels (16, 18), das axial von dem ersten Verbindungsmittel (11, 14) beabstandet ist und das erste Teil (4) derart mit dem Reibungselement (5) verbindet, daß sich das erste Teil (4) nur in die Axialrichtung bewegt.

7. Mechanische Spannvorrichtung zum Dehnen und Entspannen eines Stifts (1), der eine Achse aufweist und in einem Gegenstand (2) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: ein erstes Teil (4), das zum Ziehen des Stifts (1) mit diesem verbindbar und nur in eine Axialrichtung bewegbar ist, um den Stift (1) zu dehnen und ihn dadurch in dem Gegenstand (2) zu spannen, oder um den Stift (1) zu entspannen; und ein Mittel zum Bewegen des ersten Teils (4) in die Axialrichtung und mit einem zweiten Teil (3), das mit dem ersten Teil (4) verbunden ist und um die Achse drehbar ist, und ein Reibungselement (5), das mindestens eines der Teile (3, 4) derart in Eingriff nimmt, daß der Reibwiderstand zwischen den Teilen (3, 4) so erhöht wird, daß eines der Teile (4) einen größeren Reibungswiderstand gegenüber Bewegung aufweist als das andere (3) der Teile, wobei das zweite Teil (3) nicht fest mit dem Reibungselement (5) in Eingriff steht, sondern stattdessen bezüglich des Reibungselements (5) frei drehbar ist, während es frei an letzteres (5) anstößt, so daß bei Anlegen einer Drehkraft an mindestens eines der Teile (3, 4) das zweite Teil (3) gedreht wird und das erste Teil (4) nur in die Axialrichtung bewegt wird, um den Stift (1) in die Axialrichtung zu bewegen, um den Stift (1) zu dehnen und an den Gegenstand (2) eine Klemmkraft anzulegen, so daß sich die beiden Teile (3, 4), der Stift (1) und das Reibungselement (5) nicht drehen oder bezüglich des Gegenstands (2) axial bewegen können und umgekehrt, und eine eine Einheit bildende Struktur mit allen Komponenten erzeugt wird, die unbewegbar aneinandergeklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (4) an einem Endteil davon, der von dem Reibungselement (5) beabstandet ist, ein erstes Eingriffsmittel (13) aufweist, über das eine Haltekraft an das erste Teil (4) angelegt werden kann, und daß das zweite Teil (3) daran ein zweites Eingriffsmittel (8) aufweist, über das eine entgegengesetzte Wirkkraft gleichzeitig an das zweite Teil (3) angelegt werden kann.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, und weiterhin mit einem ersten Verbindungsmittel (17), das das erste Teil (4) mit dem Stift (1) verbindet, und einem zweiten Verbindungsmittel (11, 14), das das zweite Teil (3) mit dem ersten Teil (4) verbindet, wobei die Verbindungsmittel als Gewinde (17; 11, 14) mit entgegengesetzten Gangrichtungen ausgebildet sind.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Reibungselement (5) ein erstes Mittel (18), das so ausgebildet ist, daß sich das erste Teil (4) in die Axialrichtung bezüglich des Reibungselements (5) bewegt und sich nicht bezüglich des Reibungselements (5) dreht, und ein zweites Mittel (19), das so ausgebildet ist, daß sich das zweite Teil (3) bezüglich des Reibungselements (5) drehen kann, aber das zweite Mittel (19) eine Bewegung des zweiten Teils (3) durch Angreifen an das Reibungselement (5) in die Axialrichtung stoppt, aufweist.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das erste Mittel (18) des Reibungselements (5) mehrere sich in eine Axialrichtung erstreckende Keilzähne (18) aufweist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das zweite Mittel des Reibungselements (5) eine Stoßfläche (19) aufweist, die zu dem zweiten Teil (3) weist, so daß das zweite Teil (3) an die Stoßfläche (19) anstößt, wenn es in die Axialrichtung an das Reibungselements (5) bewegt wird.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der jedes der Teile (3, 4) einen Endteil (9, 15) aufweist, der dem Gegenstand (2) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Reibungselement (5) zwischen dem Endteil (9) des zweiten Teils (3) und dem Gegenstand (2) angeordnet ist und den Endteil (15) des ersten Teils (4) umgibt.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das zweite Eingriffsmittel des zweiten Teils (3) ein Mittel (8) zur Ineingriffnahme durch ein Werkzeug zum Bewegen des zweiten Teils (3) um die Achse aufweist.

14. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das erste Eingriffsmittel des ersten Teils (4) ein Mittel (13) zur derartigen Ineingriffnahme durch ein Werkzeug aufweist, daß mindestens das erste Teil (4) so festgehalten wird, daß es sich nicht drehen kann.

15. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das zweite Teil (3) eine Gewindeinnenfläche (11) aufweist, wobei das Reibungselement (5) eine polygonale Innenfläche und das erste Teil (4) eine Außenfläche mit zwei axial voneinander beabstandeten Teilen aufweist, die einen ersten zylindrischen axialen Teil (14), der mit einem Gewinde versehen ist und mit der Gewindeinnenfläche (11) des zweiten Teils (3) in Eingriff steht, und einen zweiten axialen Teil (15), der polygonal ist und mit der polygonalen Innenfläche des Reibungselements (5) in Eingriff steht, enthalten.

16. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, und weiterhin mit einem ersten Verbindungsmittel (11, 14) zum derartigen Verbinden des ersten Teils (4) mit dem zweiten Teil (3), daß sich das zweite Teil (3) um die Achse bewegt, und einem zweiten Verbindungsmittel (16, 18), das axial von dem ersten Verbindungsmittel (11, 14) beabstandet ist und das erste Teil (4) derart mit dem Reibungselement (5) verbindet, daß sich das erste Teil (4) in die Axialrichtung bewegt.

17. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der, wenn das erste (4) und/oder zweite (3) Teil von einem Werkzeug in Eingriff genommen und festgehalten werden bzw. wird, das andere der Teile (3, 4) auch von diesem in Eingriff genommen und gedreht werden kann.