SE508970C2 - Förfarande för fastsättning av ett fästelement, samt förband och verktyg för genomförande av förfarandet - Google Patents

Description

15 20 25 30 508 970 mycket svårt att skruva in eller ur ett gängat fästelement i nitmuttern. Om nitmuttern kan rotera fritt i förhållande till detaljen bildas även en spalt mellan nitmuttem och detaljen, i vilken spalt vätska kan tränga in. Detta kan leda till korrosion i materialet som omger spalten.

Huvudåndarnålet med föreliggande uppfinning är att förse en detalj med ett fastelement som motstår stora vridmoment.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande för att fastsätta ett fástelement i en detalj, så att ett bestående förband mellan fástelementet och detaljen bildas.

Ytterligare ett med föreliggande uppfinning är att fastsätta ett tästelement i en detalj, så att ett gas- och vätsketätt förband mellan fastelementet och detaljen bildas. Ännu ett med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett verktyg som gör det möjligt att fastsätta ett fástelement i en detalj från enbart en sida av detaljen.

Vid det i inledningen angivna förfarandet uppnås detta genom att ett vridmoment an- bringas kring den cylindriska delens symmetriaxel, att vridmoment uppmäts, och att den komprimerande kraften hålls konstant eller bringas att avta när vridmomentet, på grund av den cylindriska delens deformation, uppnår ett törutbestämt värde, att ett vridmoment utöver det förutbestämda vridmomentet därefter appliceras kring den cylindriska delens symmetriaxel så att fástelementet börjar rotera med ett förutbe- stämt varvtal, varvid friktionsvärme mellan fástelementets och detaljens kontaktytor alstras, att rotatlonen avbrytes när en förutbestämd tid förlöpt, och att den cylindriska delen medelst komprimerande kraft därefter ytterligare defonneras i sin längdriktning, så att ett kombinerat nit- och friktionssvetstörband mellan fástelementet och detaljen erhålles. 10 15 20 25 508 970 För att fastsätta fästelementet enligt förfarandet föreslås enligt uppñnningen ett verktyg som innefattar en första och andra roterbar axel, vilka är lagrade i ett hus. Verktyget kännetecknas av att den första roterbara axeln uppvisar en första och andra ände, vilken första ände är försedd med en hållare som är avsedd för fästelementet, att den andra roterbara axeln är koncentrisk med den första axeln, varvid den andra roterbara axeln uppvisar en första och andra ände, vilken första ände är försedd med ett mothäll som är avsett att anligga mot fástelementet, att den första axelns första ände och den andra axelns första ände är riktade åt samma håll, att den första axeln är förskjutbar i axiell riktning relativt den andra axeln medelst ett första lnaftorgan, att den första axeln är roterbart driven medelst ett andra lcraftorgan, och att det andra kraftorganet är kopplat till den första axeln medelst en koppling som medger den första axeln att förskjutas axiellt relativt det andra kraftorganet.

Uppfinningen kommer nedan att närmare beskrivas genom några utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 - 4 visar i princip hur ett fástelement enligt en första utföringsform fastsättes i ett häl i en detalj medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 5 och 6 visar i princip hur ett fástelement enligt en andra ufiöringsform är infört i ett häl i en detalj och fastsatt medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 7 visar ett verktyg enligt en första utföringsform. 10 15 20 25 30 sne 970 4 Fig. 8 visar ett verktyg enligt en andra utföringsform.

Enligt fig. 1 - 4 skall ett fåstelement l enligt en första utföringsform fastsättas i en detalj 2. I fig. 1 innefattar fástelementet l, som enligt den första utförings- formen utgöres av en mutter, en cylindrisk del 3, som är införd i ett i detaljen 2 genomgående hål 4, som sträcker sig från en första yta 5 till en andra yta 6 hos detaljen 2. Den cylindriska delen 3 uppvisar en tänkt symmetriaxel, som sträcker sig från en första ände 7 till en andra ände 8 hos den cylindriska delen 3.

Hålet 4 kan lämpligen borras eller på något annat sätt upptagas i detaljen innan fästelementets l cylindriska del 3 införes i hålet 4. Det är dock tänkbart att den cylindriska delen förses med en borrspets (inte visad) i den andra änden 8.

Genom att bringa fastelementet 1 att rotera och samtidigt föra det mot detaljen kan borrspetsen borra det för den cylindriska delen 3 avsedda hålet 4 i detaljen 2, varefter den cylindriska delen 3 införes i hålet 4 så långt att den första änden 7 kommer ligga i nivå med detaljens första yta 5.

Den cylindriska delen 3 är utförd med ett genomgående, cirkulärt hål 9 som sträcker från den första änden 7 till den andra änden 8. I det genomgående cirkulära hålet 9 är en skruvgänga 10 anordnad vid området för den andra änden '8.

Om detaljen 2 exempelvis utgöres av en aluminiumplåt, tillverkas lämpligen fästelementet l av rostfritt stål, för att erhålla en hög hållfasthet hos slcnivgängan 10, samtidigt som god korrosionsbeständighet erhålles. Det är dock tänkbart med andra material hos fåstelementet l och detaljen 2.

Efter att fåstelementets 1 cylindriska del 3 införts i det genomgående hålet 4 i detaljen 2 deformeras den cylindriska delen 3 i sin längdriktning medelst en komprimerande kraft, vilket antydes med pilarna ll och 12 i fig. 2. Den cylin- driska delens 3 längd minskar dä, och en vulst 13 bildas, vilken kommer att 10 20 25 30 508 970 anligga mot detaljens 2 andra yta 6. Under det att den komprimerande kraften 5 verkar kan ett vridmoment anbringas kring den cylindriska delens 3 symmetri- axel, vilket antydes med den streckade pilen 14 i ñg 2. Vridmomentet uppmäts med ett lämpligt mätorgan (inte visat). Den komprimerande kraften hålls konstant eller bringas att avta när Vridmomentet, på grund av den cylindriska delens 3 deformation, uppnår ett förutbestâmt värde. Detta förutbestämda värde beror på materialkombinationer och dimensioner hos fástelementet 1 och detaljens häl 4.

Därefter appliceras ett vridmoment utöver det förutbestämda vridmomentet kring den cylindriska delens 3 symmetriaxel så att fástelementet 1 börjar rotera med ett förutbestämt varvtal, vilket antydes med pilen 15 i fig 3. När fåstelementet l roterar alstras friktionsvärme mellan fástelementets 1 och detaljens kontaktytor.

När ett förutbestämt villkor uppfyllts, såsom att en förutbestämd tid har förlöpt avbrytes rotationen och den cylindriska delen 3 deformeras därefter ytterligare i sin längdriktning medelst komprimerande kraft, vilket antydes med pilarna ll och 12 i fig. 4, så att ett kombinerat nit- och friktionssvetsförband mellan fästelemen- tet l och detaljen 2 erhålles. Det ovan nämnda förutbestämda varvtalet och den förutbestämda tiden beror på materialkombinationer och dimensioner hos fästele- mentet och detaljens 2 hål 4. Det är tänkbart att temperaturhöjningen som uppkommer av friktionen uppmätes och att rotationen avbrytes när temperaturen uppnår ett förutbestämt värde.

När fåstelementet 1 roterar och friktionsvärme alstras mellan fástelementets 1 och detaljens 2 kontaktytor kan den komprimerande kraften hållas konstant eller alternativt kontinuerligt eller stegvis ökas. l stället för att använda ett invändigt gängat fåstelement, såsom enligt den första uföringsformen kan ett utvändigt gängat fástelement enligt en andra utföringsform användas, vilket visas i Fig. 5. Fästelementet l innefattar en cylindrisk del 3 som är försedd med en tapp 16, vilken är förbunden med den cylindriska delen 3 vid dess andra ände 8. Tappen 16 sträcker sig från den andra änden 8 i riktning mot 10 15 20 25 30 508 970 6 och förbi den första änden 7, och tappen 16 är försedd med en utvändig skruv- gänga 17 i den del som sträcker sig förbi den cylindriska delens 3 första ände 7.

Eftersom tappen 16 är förbunden med den cylindriska delen 3 enbart i området för dess andra ände 8, bildas två mot varandra vända ytor hos tappen 16 resp. den cylindriska delen 3. Dessa ytor kommer att röra sig i motsatt riktning relativt varandra i en för fástelementet 1 tänkt symmetriaxels utsträckning.

Fastsättningen av fástelementet 1 i ett hål 4 i en detalj 2, utföres på samma sätt som beskrivs ovan i samband med den första utföringsformen. Vid fastsättningen bildas således ett kombinerat nit- och friktionssvetsförband mellan fästelementet 1 och detaljen 2, såsom visas i ñg 6.

Den cylindriska delens 3 första ände 7 kan förses med en fläns 18 som är avsedd att anligga mot detaljens 2 första yta 5 runt hålet 4 eller i en försänkning 19 i den första ytan 5 runt hålet 4.

Vid fastsättningen av fástelementet l i detaljen 2 kan ett verktyg enligt före- liggande uppfinning användas. Pig 7 visar ett verktyg 20 enligt en första ut- föringsform. Verktyget innefattar en första och andra roterbar axel 21,22, vilka var och en är lagrade i ett hus 23 medelst ett första resp. andra lager 24 resp. 25.

Det första lagret 24 utgöres av ett rullningslager vars yttre lagerring 26 kan förskjutas axiellt och glida mot husets 23 inneryta. Det andra lagret 25, som utgör lager åt den andra axeln 22 är med sin yttre lagerring 27 axiellt fixerat i huset 23.

Den första roterbara axeln 21 uppvisar en första och andra ände 28,29, vilken första ände 28 är försedd med en hållare 30 som är avsedd för fästelementet 1.

Om ett fâstelement 1 enligt den ovan beskrivna första uföringsforrnen skall fastsättas i detaljen 2, skall hällaren 30 utgöras av en utvändigt gängad pinne, vars skmvgänga skall överensstämma med den invändiga skruvgängan 10 hos den 10 15 20 25 30 v 503 970 cylindriska delen 3. Om ett tästelement l enligt den ovan beskrivna andra utför- ingsformen skall fastsättas i detaljen 2, skall hållaren 30 utgöras av en invändigt gängad hylsa, vars skruvgänga skall överensstämma med den utvändiga skruv- gängan 17 hos tappen 16.

Den andra roterbara axeln 22 hos verktyget 20 omsluter den första axeln 21 kon- centriskt, varvid den andra roterbara axeln 22 uppvisar en första och andra ände 31,32, vilken första ände 31 är försedd med ett mothåll 33 som är avsett att anligga mot den hos fástelementet l anordnade cylindriska delen 3.

Den första axelns 21 första ände 28 och den andra axelns 22 första ände 31 är riktade åt samma håll, vilket innebär att mothállet 33 kommer att anligga mot den cylindriska delens 3 första ände 7 eller en på den cylindriska delens 3 första ände anordnad fläns 18.

För att åstadkomma en komprimerande kraft på den cylindriska delen 3, vid fastsättningen av tästelementet 1 i detaljen 2 , är den första axeln 21 är för- skjutbar i axiell riktning relativt den andra axeln 22 medelst ett första lcraftorgan 34. Den första axeln åstadkommer således medelst det första kraftorganet 34 en kraft som drar den cylindriska delens 3 andra ände 8 i riktning mot den cylin- driska delens 3 första ände 7. Samtidigt åstadkommer den andra axelns 22 mothåll 33 en mothällande kraft som verkar på den cylindriska delens 3 första ände 7 i riktningen mot den cylindriska delens andra ände 8. Det skall härmed påpekas att för att föra in fästelementets cylindriska del i ett hål 4 i detaljen 2 för- flyttas hela verktyget 20 med ett på hållaren 30 anbringat fastelement 1. För att utföra denna förflyttningsoperation kan exempelvis en robot användas.

Den första och andra axeln 21,22 är i omkretsriktningen låsta i förhållande till varandra, vilket innebär att en relativ vridrörelse mellan den första och andra axeln 21,22 omöjliggöres. Dock skall den första axeln 21 tillåtas att förskjutas axiellt i förhållande till den andra axeln 22, såsom nämnts ovan. En låsning i 10 15 20 25 30 508 970 8 omkretsriktningen kan exempelvis åstadkommas medelst ett kil- eller bomförband (inte visat).

Enligt den första utföringsformen i fig. 7 är det första kraftorganet 34 beläget utanför huset 23, och en på det första kraftorganet 34 anordnad hâvstång 35 överför en från det första kraftorganet 34 linjär rörelse till den första axeln 21 via lagret 24 som utgör lager mellan den första axeln 21 och huset 23.

Den första axeln 21 är roterbart driven medelst ett andra kraftorgan 36. Genom att koppla det andra kraftorganet 36 till den första axeln 21 medelst en koppling 37 som medger den första axeln 21 att förskjutas axiellt relativt det första kraftorganet 36 kan den första axeln 21 rotera samtidigt som den kan förskjutas axiellt medelst det första kraftorganet 34. Kopplingen 37 kan exempelvis utgöras av en hylsa 38 som är anordnad vid den första axelns 21 andra ände 29 medelst en genom ett radiellt riktat häl i hylsan 38 och den första axeln 21 införd lâspinne 39. Hylsan 38 är i omkretsriktningen låst i förhållande till en hos det andra kraftorganet 36 roterande axel 40 med exempelvis ett bomförband.

Pig. 8 avser en andra utföringsform av ett verktyg 20' enligt uppfinningen.

Verktyget 20' enligt denna utföringsform fungerar på samma sätt som verktyget 20 enligt den första utföringsformen, dock med den skillnaden att det första kraftorganet 34' är beläget innuti huset 23' och omger den första roterbara axeln 21'. Det första kraftorganet 34' överför en linjär rörelse till den första axeln 21' via lagret 24' som utgör lager mellan den första axeln 21' och huset 23'.

Det första kraftorganet 34,34' kan exempelvis utgöras av en pneumatisk eller hydraulisk cylinder, en kulskruv eller en elektrisk linjärmotor. I den första och andra utföringsformen utgöres det första kraftorganet 34,34' av en pneumatisk eller hydraulisk cylinder 41,41”. Enligt den första utföringsformen är cylinderns 41 kolvstáng 42 kopplad till hävstången 35. Enligt den andra utföringsformen är cylinderns 41' kolvstâng 42' integrerad med det första lagrets 24' yttre lagerring 10 15 20 9 508 970 26', som anligger mot husets 23' insida.

Det andra kraftorganet 36,36' kan exempelvis utgöras av en elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk motor, som kan kombineras med ett mätorgan (inte visat) för att uppmäta det på fástelementet l pålagda vridmomentet. Det andra kraftorganet kan även kombineras med ett svänghjul (inte visat) som bringas i rotation med ett varvtal som motsvarar det förutbestämda varvtalet när friktionsvärmen mellan fästelementet 1 och detaljen 2. Svänghjulets rotation får successivt avta till ett förutbestämt värde, varefter fastsättningen av fåstelementet 1 fullbordas enligt det uppfinningsenliga förfarandet.

När fåstelementet 1 är fastsatt i detaljen 2 kan verktyget 20,20' användas till att kontrollera om fåstelementet 1 är ordentligt fastsatt i detaljen 2. Detta åstadkom- mes genom att hela verktyget 20,20' utsätter fåstelementet 1 för en kraft som uppgår till en för kontrollen lämpligt gränsvärde. Denna kraft tenderar att dra ut fástelement ur detaljens 2 hål 4, dvs i riktningen från den andra änden 8 till den första änden 7 hos den cylindriska delen 3. Samtidigt kan fåstelementet 1 utsättas för ett vridmoment som uppgår till ett för kontrollen lämpligt gränsvärde. Detta vridmoment alstras av det andra kraftorganet 36,36”. Om fästelementet l klarar kontrollen uppfylls de på det kombinerade nit- och friktionssvetsförbandet ställda kraven.

Till sist ändras rotationsriktningen hos den första axeln 2l,2l', så att hållaren 30,30° skruvas av fästelementet l.

Claims (11)

10 15 20 25 'Z 4 P.anS. 9601068-1 25 juni 1997 508 970 w Patentlcrav

1. Förfarande för fastsättning av ett fástelement (1), såsom en skruv eller mutter i en detalj (2), vilket f-ístelement (1) är försett med en deformerbar, cylindrisk del (3) som har en symmetriaxel, varvid den cylindriska delen (3) införes i ett i detaljen (2) genomgående hål (4), varefter den cylindriska delen (3) deformeras i sin längdríktning medelst en komprimerande kraft, så att den cylindriska delens (3) längd minskar, kännetecknat av att ett vridmoment anbringas kring den cylindriska delens (3) symmetriaxel, att vridmoment uppmäts, och att den komprimerande kraften hålls konstant eller bringas att avta när vridmomentet, på grund av den cylindriska delens (3) defor- mation, uppnår ett förutbestämt värde, att ett vridmoment utöver det förutbestämda vridmomentet därefter appliceras kring den cylindriska delens (3) symmeniaxel så att fástelementet (1) börjar rotera med ett förutbestämt varvtal, varvid friktionsvärrne mellan fastelementets (1) och detaljens (2) kontaktytor alstras, att rotationen avbrytes när en förutbestämd tid fórlöpt, och att den cylindrisk a delen (3) medelst komprimerande kraft därefter ytterligare deformeras i sin längdriktning, så att ett kombinerat nit- och friktionssvetsförband mellan fastelementet (1) och detaljen (2) erhålles.

2. Förfarande enligt lcrav 1, kännetecknat av att rotationen avbrytes när en förutbestämd temperatur, som uppkommer av friktionsvärmen, har uppnåtts.

3. Förfarande enligt något av kraven l eller 2, kännetecknat av att den cylindriska delen (3) deformeras i sin längdriktning medelst en komprimerande kraft samtidigt som friktionsvärmen alstras när den cylindriska delen (3) roterar.

4. Förfarande enligt något av kraven l till 3, kännetecknat av att fästelementet (1) fastsättes i detaljen (2) medelst ett verktyg (20,20'), som åstadkommer den på den 10 15 20 25 508 970 ll cylindriska delen (3) verkande komprimerande kraften genom att ett vid verktyget (20,20') anordnat mothåll (33,33') placeras på en första ände (7) hos den cylindriska delen (3), och att en av verktyget (20,20') åstadkommen dragkraft samtidigt appliceras vid en andra ände (8) hos den cylindriska delen (3), vilken dragkraft verkar i riktningen mot den forsta änden (7).

5. Förband, innefattande ett fastelement (1) med en deformerbar cylindrisk del (3), vilken är avsedd att sitta fast i ett genomgående hål (4), som är anordnat i en detalj (2), varvid den cylindríska delen (3) uppvisar en första ände (7) och en andra ände (8), kännetecknat av att den cylindriska delen (3) av fastelementet (1) är fastsatti hålet (4) dels med en genom deformation på den cylindriska delen (3) bildad vulst (13) och dels genom ett friktionssvetsförband (35) i kontaktytorna mellan den cylindriska delen (3) och detaljen (2).

6. Förband enligt krav 5, kännetecknat av att den första änden (7) är försedd med en fläns (18).

7. Förband enligt krav 5 eller 6, kännetecknat av att den cylindriska delen (3) är försedd med ett genomgående, cirkulärt hål (9) och att en skmvgänga (10) är anordnad i hålet (9) vid området för den andra änden (8).

8. Förband enligt krav 5 eller 6, kännetecknat av att den cylindriska delen (3) är försedd med en tapp (16) som är förbunden med den cylindriska delen (3) i dess andra ände (8), att tappen (16) sträcker sig från den andra änden (8) i riktning mot och förbi den första änden (7), och att tappen ( 16) är försedd med en utvändig skmvgänga ( 17) i den del som sträcker sig förbi den cylindriska delens (3) första ände (7). 10 15 20 25 508 970 H

9. Verktyg för att utföra förfarandet enligt krav 1, vilket verktyg (20, 20') innefattar en första och andra roterbar axel (21 ,21 ' ,22, 22'), vilka är lagrade i ett hus (23,23'), kännetecknat av att den första roterbara axeln (21,21') uppvisar en första och andra ände (28,28' ,29,29'), vilken första ände (28,28') är försedd med en hållare (30,30') som är avsedd för fästelementet (1), att den andra roterbara axeln (22,22') är koncentrisk med den första axeln (21,21 '), varvid den andra roterbara axeln (22,22') uppvisar en första och andra ände (3l,3l',32,32'), vilken första ände (31,3l') är försedd med ett mothâll (33,33') som är avsett att anligga mot fästelementet (1), att den första axelns (21,21 ') första ände (28,28') och den andra axelns (22,22') första ände (31,31') är riktade åt samma håll, att den första axeln (21,21') är förskjutbar i axiell riktning relativt den andra axeln (22,22') medelst ett första kraftorgan (34,34'), att den första axeln (21,21 ') är roterbart driven medelst ett andra kraftorgan (36,36'), och att det andra kraftorganet (36,36') är kopplat till den första axeln (21,21') medelst en koppling (37,37') som medger den första axeln (21,21') att förskjutas axiellt relativt det andra kraftorganet (36,36').

10. Verktyg enligt krav 9, kännetecknat av att det första kraftorganet (34) är beläget utanför huset (23), och att en på det första kraftorganet (34) anordnad hävstång (35) överför en från det första kraftorganet (34) linjär rörelse till den första roterbara axeln (21) via ett lager (24).

11. ll. Verktyg enligt krav 9, kännetecknat av att det första kraftorganet (34') är beläget inuti huset (23') och omger den första roterbara axeln (21 '), varvid det första kraftorganet (34') överför en linjär rörelse till den första axeln (21') via ett lager (24').