DK2809483T3 - Fremgangsmåde til fremstilling af en mekanisk spændbar skrueforbindelse og spændbar skrueforbindelse med en skruebolt og en møtrik - Google Patents

Description

1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en mekanisk spændbar, navnlig hydraulisk spændbar, skrueforbindelse samt en skrueforbindelse med en skruebolt og en møtrik, der kan spændes hydraulisk.

Hydraulisk spændbare skrueforbindelser er kendte. Som oftest beskrives de i forbindelse med et hydraulisk skruespændeapparat. Sådanne skruespændeapparater beskrives i de følgende trykskrifter: EP 7 329 84 Bl, DE 10 2004 043 146 B3, EP 10 078 58 Bl, WO 2004/108360 Al, DE 43 13 778 Al, EP 1 786 599 Bl og DE 93 16 464 Ul. Fra DE 10137896 kendes en fremgangsmåde til styring af et sådant hydraulisk skruespændeapparat.

En typisk, hydraulisk skruespændeproces ved stramning eller løsgøring af en stærkt belastbar skrueforbindelse foregår, som følger: Gennem delene, der skal forbindes, for eksempel gennem huller i to flanger, som skal forbindes, stikkes skruebolte. Ved hjælp af et skruespændeapparat forlænges skrueskrueboltene hydraulisk, bringes altså i en forudbestemt, forlænget tilstand. I denne tilstand spændes møtrikken fast, altså for eksempel drejet mod flangen. Dernæst aflastes den hydrauliske forspænding af skrue-apparatet. Skruebolten er nu forspændt ved, at den er indspændt mellem et hoved på skruebolten og møtrikken.

Der kendes også anderledes spændbare skrueforbindelser. Ifølge en udførelsesform bliver der i stedet for hydraulisk arbejdende skrueapparater anvendt et antal enkelte skruer, som trinvist strammes. Sådanne spændeapparater tilbydes for eksempel fra MTU Friedrichshafen GmbH.

Det er et problem ved sådanne skrueforbindelser at udføre kraftoverføringen mellem skruegevind og møtrikgevind så ensartet som muligt. I det ideelle tilfælde skal alle møtrikkens skruegange være ensartet belastet. Der må ikke forekomme belastningsspidser på enkelte, lokale steder. Materialet i skruebolt og møtrik skal være belastet så ensartet som muligt, og også for skrueboltens vedkommende må der ikke forekomme belastningsspidser.

Ifølge den kendte teknik fremstilles skruegevindet i henhold til en forud givet gevindtype, idet der henvises til DIN 202 og DIN 2244. Gevindet bliver for eksempel udført som metrisk ISO-gevind, for eksempel ifølge DIN 13T19. Dette gevind fremstilles i en tilstand, i hvilken skruebolten er afspændt.

Hvis nu skruebolten strækkes, ændrer gevindet sig. Det har nu overraskende vist sig, at gevindet ikke på simpel måde forlænges i længderetningen, men at et antal karakteristika ved gevindet ændres på ikke-lineær måde. For eksempel ændrer flankevinklen og flankeforløbene sig. Der sker ændring af mærkediameteren og mange andre karakteristika.

Herved skal det bemærkes, at skruebolten blot forlænges i aksial retning. Hvis skruebolten blev opvarmet ad termisk vej, ville den også udvide sig i radial retning. Dette sker imidlertid ikke ved en hydraulisk forspænding, ved en sådan bliver den ydre diameter endog mindre.

Den virkelige form af skrueboltens skruegevind afhænger også ydermere af størrelsen L· dingskraften er, desto mere adskiller skruegevindet sig fra gevindet i nul-tilstanden, altså i den ikke-forlængede tilstand for skruebolten.

Som nævnt i det foregående tilstræbes det, at spændekraften fra skruegevindet så homogent og ensartet som muligt overføres fra skruegevindet til møtrikgevindet. Med de gængse skrueforbindelser ifølge den kendte teknik og de tilsvarende fremgangsmåder til fremstilling af skrueforbindelser kan der i praksis ikke opnås en ensartet kraftoverføring, men der optræder nødvendigvis belastningsspidser. På gmndlag heraf er det opgaven for opfindelsen at anvise en dertil svarende skrueforbindelse, hvorved det er muligt mere jævnt end hidtil at overføre belastningen fra skruegevindet til møtrikgevindet og på denne måde så vidt muligt reducere belastning s spidser og for store lokale belastninger.

Fremgangsmådemæssigt løses denne opgave ved en fremgangsmåde til fremstilling af en mekanisk, navnlig hydraulisk spændbar skrueforbindelse med en skruebolt og en møtrik med et møtrikgevind, hvorved der fremstilles en skruebolt med et fomdbestemt skruegevind, skruebolten bringes i en forudbestemt, forlænget tilstand, skruegevindet i den forudbestemte, forlængede tilstand detekteres i dets nøjagtige geometri, og der fremstilles en afbildning, navnlig afbildning ved formstøbning, eller ved optisk aftastning, og møtrikgevindet fremstilles som mest muligt nøjagtig kopi af afbildningen.

Apparatmæssigt løses denne opgave med en mekanisk, navnlig hydraulisk spændbar skrueforbindelse med en skruebolt og en møtrik, hvorved skruebolten omfatter et skruegevind, og møtrikken omfatter et møtrikgevind, hvilket møtrikgevind er en kopi af en afbildning af skruegevindet, idet denne afbildning af skruegevindet blev opnået i en tilstand, som skruegevindet har i en forudbestemt, forlænget tilstand for skruebolten.

Ved fremgangsmåden og den dertil svarende skrueforbindelse svarer møtrikgevindet så nøjagtigt som muligt til skruegevindet, men ikke i ikke-udvidet tilstand for skruebolten, men i en forudbestemt, udvidet tilstand for skruebolten. Denne tilstand svarer så vidt muligt til tilstanden, som skruebolten befinder sig i, når den er i den monterede tilstand. I monteret tilstand befinder skruebolten sig for eksempel mellem to flanger P025n for en flangeforbindelse eller et andet arbejdsemne, der skal forbindes med hinanden. I monteret tilstand er skruebolten i en forlænget tilstand.

Ifølge opfindelsen kan der således for en og samme skruebolt fås forskellige, tilpassede møtrikker, for eksempel en møtrik for en lavere spændingstilstand for skruebolten, en møtrik for en gennemsnitlig spændingstilstand og en møtrik for en højere spændingstilstand for skruebolten. Når møtrikken ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilpasses til det forlængede o tage udgangspunkt i et møtrikgevind og i den forlængede skrue tilvejebringe skruegevindet som nøjagtig kopi af møtrikgevindet.

Som afbildning af skruegevindet forstås der en nøjagtig, mest muligt i detaljer nøjagtig, detekteret gengivelse af skruegevindet i en forudbestemt, udvidet tilstand. Denne afbildning kan for eksempel opnås ved hjælp af en egnet formstøbningsmasse. Egnede formstøbningsmasser kendes som Technovit (registreret varemærke); tandlæger anvender tilsvarende aftrykningsmasser ved fremstilling af afbildning af tænder. En optisk registrering, for eksempel ved hjælp af et billedgivende kamera eller en aftastende stråle forekommer ligeledes. Afgørende og uafhængigt af respektive benyttede metoder skal det opnås, at afbildningen så sandt som muligt gengiver formen af skruebolten.

Med henblik på fremstilling af møtrikken bliver afbildningen i givet fald inverteret. Når afbildningen opnås ved afstøbning ved hjælp af en formstøbningsmasse, er den allerede inverteret. Mens originalen, altså skruegevindet, er begrænset på grund af skruegevindet, er den inverterede afbildning, der opnås ved formstøbning, begrænset indad på grund af gevindet. Når afbildningen detekteres ad optisk vej og foreligger elektronisk, skal den i givet fald yderligere inverteres. Afbildningen anvendes nu til fremstilling af møtrikgevindet. Herved skal der i givet fald desuden tilføjes et vist frirum for at opnå et vist spillerum mellem skruegevind og møtrik, således at man overhovedet kan påskrue møtrikken. Alternativt kan man imidlertid også dele møtrikken, for eksempel i to halvparter, og ved hjælp af en ydre klemme presse disse to halvparter mod det forlængede skruegevind; i dette tilfælde er en spillerumstilføjelse ikke eller kun i ringe grad nødvendig. Alternativt kan man også udvide møtrikken, for eksempel ved en højere temperatur.

Det er muligt at vælge den forudbestemte, udvidede tilstand specielt. Hvis møtrikgevindet er fremstillet for en tilstand af skruebolten, og som denne har i et hydraulisk skruespændeapparat, så kan man gå ud fra, at spændingstilstanden for skruebolten i den færdigfremstillede skrueforbindelse er noget ringere. Som følge heraf er også skmegevindet noget kortere. Man kan nu vælge den forudbestemte, forlængede tilstand således, at den svarer til spændingstilstanden i den færdigfremstillede skrueforbindelse. Med henblik på fremstilling af afbildningen bliver skruebolten først ved hjælp af det hydrauliske skruespændeapparat bragt i en spændingstilstand, som svarer til spændingstilstanden i den færdigfremstillede skrueforbindelse, og afbildningen tilvejebringes. Ved montagen bliver skruebolten så ved hjælp af det hydrauliske skruespændeapparat bragt i en noget højere spændingstilstand og har så et gevind, der ikke nøjagtigt svarer til møtrikgevindet. Så snart det hydrauliske skruespændeapparat imidlertid er aflastet, og skrueforbindelsen er færdigfremstillet, har skruebolten den lavere spændingstilstand, således som den foreligger i den færdigfremstillede skrueforbindelse. Når møtrikken overtager belastningen, bliver møtrikken trykket noget sammen. Denne komprimering af møtrikken kan der tages hensyn til, idet afbildningen i aksial retning forkortes tilsvarende, Fortrinsvis bliver møtrikkens gevind i aksial og/eller radial retning noget ændret i forhold til afbildningen. Ændringen er fortrinsvis større end nul og mindre end 0,5 %. Η-

Ved skrueforbindelsen ifølge opfindelsen er møtrikgevind og skruegevind således nøjagtigt tilpasset til hinanden, at de i afspændt tilstand for skruebolten for det meste ikke kan betjenes, at der altså ikke kan gennemføres en påskruningsproces. Påskru-ningsprocessen er først mulig i den tilstand, i det mindste tydeligt forenklet, i hvilken afbildningen blev foretaget. Det kan helt igennem være sådan, at gevindforbindelsen ved udvidelser af skruebolten, som gør den betydeligt større end ved den forudbestemte, udvidede tilstand, ligeledes dårligt kan betjenes. Dette betyder imidlertid, at det i den ikke-udvidede tilstand i det mindste kan være problematisk at påskrue møtrikken ifølge opfindelsen på skruebolten ifølge opfindelsen. For at muliggøre en påskruning i forlænget tilstand er det fordelagtigt at udforme skruebolten på særlig måde. Skruebolten har, som dette er kendt fra teknikkens stade, i forlængelse af skruegevindet et tyndere, henholdsvis indsnævret område, via hvilket den hydrauliske forspænding indledes. Skrueboltens diameter er reduceret således, at skruebolten også i afspændt tilstand for skruebolten kan optage møtrikken, og en bevægelse af møtrikken bliver mulig. I dette indsnævrede område befinder den specielt fremstillede møtrik sig, når skrueforbindelsen skal monteres. I den udvidede tilstand for skruebolten kan møtrikken bringes fra det indsnævrede område i skrueområdet og drejes i forhold til skrueområdet og spændes.

Yderligere fordele og karakteristiske træk ved opfindelsen fremgår af de øvrige krav samt den følgende beskrivelse af tre, ikke indskrænkende, udførelseseksempler på opfindelsen, og som i det følgende forklares nærmere, idet der henvises til tegningen, hvor:

Fig. 1 viser en skruebolt, set fra siden;

Fig. 2 skruebolten, set fra siden som i fig. 1, men imidlertid nu i en forudbestemt, forlænget tilstand, og idet en formstøbningsindretning befinder sig i nærheden af skruegevindet på det sted, hvor møtrikken i den monterede skrueforbindelse befinder sig;

Fig. 3 viser formstøbningsindretningen ifølge fig. 2, nu derimod efter fremstilling af en formstøbning, og derunder, vist delvist gennemskåret, en møtrik til en spændbar skrueforbindelse med et møtrikgevind, hvorved møtrikgevindet er vist svarende til afbildningen i formstøbningsindretningen;

Fig. 4 en gengivelse i lighed med fig. 2, men nu bliver der i stedet for en mekanisk arbejdende formstøbningsindretning anvendt en optisk arbejdende af-tastning sindretning;

Fig. 5 en hydraulisk spændeindretning, set fra siden, påsat på to flanger, der skal forbindes, hvorved en skruebolt ifølge fig. 1 er i udvidet tilstand ved hjælp af den hydrauliske spændeindretning, og en møtrik ifølge fig. 3 befinder sig oven over det tilhørende skruegevind, og

Fig. 6 en halvpart af en todelt møtrik ved en anden udførelsesform for opfindelsen.

Fig. 1 til 3 viser et første udførelseseksempel, der i fig. 5 er i praktisk an ven-

J

Fig. 1 viser en skruebolt 20 i afspændt tilstand. Skruebolten omfatter et skruegevind 22, et indsnævret område 24 med et derværende gevindområde og et hoved 26.

Fig. 2 viser samme skruebolt 24 i forudbestemt, forlænget tilstand. Pile 32 symboliserer en trækspænding, ved hjælp af hvilken skruebolten 20 er forlænget, således at den derved er bragt i den forudbestemte, forlængede tilstand. Denne tilstand afhænger af størrelsen af den påførte spænding, som er symboliseret ved pilene 32. Her gælder i det væsentlige Hooke’s lov. Til gevindområdet er knyttet en formstøbningsindretning 30 på stedet, hvor møtrikken befinder sig i den monterede skrueforbindelse. Formstøbningsindretningen 30 omfatter en mindst to gange delt, typisk tre gange delt, ringform, som i sit indre er fyldt med aftrykningsmasse. Sådanne aftrykningsmasser er kendte, og de anvendes typisk inden for tandmedicin. De muliggør en meget præcis formstøbning af skruegevindet 22, som befinder sig i forudbestemt, udvidet tilstand. Formstøbningsmassen er til at begynde med blød, således at den overalt kan tilpasse sig til skruegevindet, og den bliver med et let tryk presset mod skruegevindet 22. Dette sker ved lukning af formstøbningsindretningen, idet lukningen sker i pilretningen 28. Når formstøbningsmaterialet er tilstrækkelig fast, for eksempel hærdet, kan formstøbningsindretningen 30 igen åbnes og aftages. Aftrykningsmassen i formstøbningsindretningen 30 viser nu en nøjagtig, inverteret afbildning 34 af skruegevindet 22 i forudbestemt, forlænget tilstand. I fremgangsmådetrinnet ifølge fig. 3 bliver der ved hjælp af denne afbildning 34 af formstøbningsindretningen 30 fremstillet et møtrikgevind 36 for en møtrik 38, se formningstrin 35. Dette sker navnlig i en numerisk styret værktøjsmaskine. Møtrikgevindet 36 er en nøjagtig kopi af afbildningen 34. Med henblik på, at der for en skruningsproces mellem møtrik 38 og skruegevind 22 opnås det nødvendige spillerum, er møtrikgevindet 36 en lille smule større end afbildningen. Forstørrelsens mål vurderes afen fagperson. Den afhænger af nøjagtigheden ved udformningen af skruegevindet 22, nøjagtigheden ved fremstillingen af møtrikgevindet 36, nøjagtigheden af formstøbningsprocessen ved hjælp af formstøbningsindretningen 30, den fordrede gang-lethed for skrueforbindelsen mellem skruegevind 22 og møtrikgevind 36 samt andre påvirkningsstørrelser.

Hvis man, som det tredje udførelseseksempel viser, fremstiller møtrikken i flere dele, for eksempel i det mindste som todelt, bliver en relativbevægelse mellem møtrik 38 og skruegevind 22 nu i endnu mindre grad nødvendig, muligvis slet ikke. I dette tilfælde kan møtrikgevindet 36 praktisk talt helt svare til afbildningen 34. Dette især, hvis man ifølge fig. 6 ikke strammer møtrikken ved drejning i forhold til skruegevindet 22, men ved hjælp af afstandsstykker, som skubbes ind mellem møtrik 38 og arbejdsemnet, der skal forbindes, fikserer møtrikken uden spillemm,

Ved udførelsesformen ifølge fig. 4 bliver afbildningen 34 ikke frembragt mekanisk, men optisk, og foreligger som elektronisk datasæt. Der anvendes et o kring skruebolten 20, der befinder sig i en forudbestemt, forlænget tilstand, bevæger sig omkring. Alternativt kan der også anvendes aftastningsapparater, der er ringformede, og ikke nødvendigvis nogen omløbende bevægelse. Med hensyn til aftastningsapparater generelt bliver der nu for eksempel henvist til US-patentskrift 5 747 822. Ved hjælp af den elektronisk foreliggende afbildning 34, der leveres fra aftastningsapparatet 40, og som i givet fald desuden bliver inverteret, bliver møtrikgevindet 36 på møtrikken 38 fremstillet i overensstemmelse med udformningstrinnet 35 ifølge fig. 3. Alternativt kan der også fremstilles en delt møtrik, således som det delvist er illustreret i fig. 6.

Fig. 5 viser den praktiske anvendelse. Der er vist et skruespændeapparat 44 ifølge den kendte teknik. Det omfatter en støttering 46, som understøttes på en flange 48. Derunder befinder der sig en anden flange 50. Disse to flanger 48, 50 skal forbindes. Til forskel fra udførelsesformen ifølge fig. 1, 2 og 4 er skruegevindet 22 udført som længere. Fortrinsvis bliver formstøbningsindretningen 30 anvendt der, hvor også møtrikken 38 befinder sig ved den senere anvendelse, altså i dette tilfælde umiddelbart oven over den første flange 48 og ikke i den derover beliggende del af skruegevindet 22.

Skruespændeapparatet 44 omfatter en hydraulisk del 52, og i denne befinder sig hydrauliske arbejdsrum, således som de kendes fra teknikkens stade. Den hydrauliske del 52 hviler på støtteringen 46. I den hydrauliske del 52 findes det indsnævrede område 24, og det tilsvarende gevindområde er indskruet i et passende indergevind i den hydrauliske del 52. Hovedet 26 befinder sig neden under den anden flange 50.

Skruespændeapparatet 44 ifølge fig. 5 befinder sig til at begynde med i afspændt tilstand, og det hydrauliske arbejdsrum er endnu ikke aktiveret. Påføres der nu tryk, forlænges skruebolten 20 og bliver bragt i en forlænget tilstand. Møtrikken 38 befinder sig endnu i det indsnævrede område 24. Dette gælder for den tilstand, at møtrikgevindet 36 kun med lille forstørrelse er formet efter afbildningen 34. Derved kan møtrikgevindet 36 ikke påskrues på skruegevindet 22 i afspændt tilstand for skruebolten 20, eftersom gevindene ikke passer til hinanden. Først når skruebolten 20 befinder sig i den forlængede tilstand, passer gevindene bedre til hinanden, og møtrikken 38 kan drejes så langt nedad, at den ligger an mod den første flange 48. Nu kan det hydrauliske arbejdsrum i skruespændeapparatet 44 igen aflastes, skruespændeapparatet 44 kan fjernes, skrueforbindelsen mellem skruebolten 20 og møtrikken 38 holder nu delene, som skal forbindes, altså de to flanger 48, 50, sammen.

Udformningen ifølge fig. 6 er allerede kort omtalt i det foregående. I stedet for en møtrik i eet stykke, som det er vist i fig. 3, anvendes der nu en møtrik 38 i flere stykker, i det konkrete tilfælde som todelt. Fig. 6 viser en halvpart 54 af en todelt møtrik. Møtrikgevindet 36 er udformet som svarende til den respektive afbildning 34. Fortrinsvis bliver to halvparter 54 forbundet med hinanden, og i denne tilstand bliver møtrikgevindet 36 dannet. Forbindelsen mellem to halvparter 54, så der fremkommer en komplet møtrik, sker ved hjælp af passende foranstaltninger; i fig. 6 er der vist huller 56, ved hjælp af hvilke der kan realiseres en skrueforbindelse. Andre forbindelsesmuligheder / er alternativt mulige. Således kan der for eksempel anvendes en ydre, spænd-bar klemme, som trykker halvparterne 54 sammen. Det har vist sig fordelagtigt at opdele møtrikken 38 i tre dele. De tre dele bliver holdt sammen ved hjælp af en ydre, spændbar klemme.

Claims (6)

1. o

   1. Fremgangsmåde til fremstilling af en mekanisk, navnlig hydraulisk, spændbar skrueforbindelse med en skruebolt (20) og en møtrik (38), som omfatter et møtrikgevind, hvorved o der fremstilles en skruebolt (20) med et forudbestemt skruegevind (22), o skruebolten (20) bringes i en forudbestemt, forlænget tilstand, o skruegevindet (22) i den forudbestemte, forlængede tilstand detek-teres i dets nøjagtige geometri, og der fremstilles en afbildning (34), navnlig afbildning (34) ved formstøbning, eller optisk aflastning, og o møtrikgevindet (36) fremstilles som mest muligt nøjagtig kopi af afbildningen.
2. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den nøjagtige kopi af afbildningen udføres som lidt større end afbildningen (34), det vil sige større i et omfang, der er større end nul og mindre end 2,5 %, navnlig mindre end 1 %, med henblik på at tilvejebringe spillerummet, der er nødvendigt for påskruning af møtrikken (38) på skruebolten (20).
3. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at skruebolten (20) bringes i en forudbestemt, forlænget tilstand ved at blive indført i et mekanisk, navnlig hydraulisk skruespændeapparat (44) og forlænget deri.
4. 4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som belst af de foregående krav, kendetegnet ved, at der udføres en invertering af billedet med henblik på frembringelse af en kopi af billedet.
5. 5. Skrueforbindelse, som kan spændes mekanisk, navnlig hydraulisk, med en skruebolt (20) og en møtrik (38), hvilken skruebolt omfatter et skruegevind (22), og møtrikken (38) omfatter et møtrikgevind (36), kendetegnet ved, at møtrikgevindet (36) så nøjagtigt som muligt er en kopi af et billede af skruegevindet (22), hvilket billede af skruegevindet (22) blev opnået i en tilstand, som skruegevindet (22) er i ved en forudbestemt, forlænget tilstand af skruebolten (20).
6. 6. Skrueforbindelse, som kan spændes ifølge krav 5, kendetegnet ved, at møtrikgevindet (36) på møtrikken (38) ikke kan påskrues på skrueboltens (20) skruegevind, hvis skruebolten (20) er i en spændingsfri tilstand,