DE2150044A1

DE2150044A1 - Werkzeug zum Setzen(Befestigen)von rohrfoermigen Verbindungselementen

Info

Publication number: DE2150044A1
Application number: DE19712150044
Authority: DE
Inventors: Still Leslie Ernest
Original assignee: Fasteners Ltd P S M; PSM Fasteners Ltd
Current assignee: Fasteners Ltd P S M; PSM Fasteners Ltd
Priority date: 1970-10-27
Filing date: 1971-10-07
Publication date: 1972-05-04
Also published as: US3762200A; GB1327407A

Description

Dipl.-Ing.	Patentanmeldung	6. Oktober 1971
Rudolf Busselmeier
Dipl.-Ing.	Priorität: Großbritannien
RoZ/ Churner	27. Oktober 1970
Patentanwälte
89 Augsburg 31 ■ Rehlingenstraße 8	No. 50902 (Pat.Anm.
Postfach 242
Postscheckkonto: München Nr. 745 39
5836/01	21500U
Bu/KB

The Prescision Screw & Manufacturing Comp. Ltd. Longacres Industrial Estate, Willenhall, in the County of Stafford, England

Werkzeug zum Setzen (Befestigen) von rohrförmigen Verbindungselementen.

Die Erfindung bezieht sich auf Werkzeuge für das Setzen, d.h. Einsetzen und Festmachen rohrförmiger Verbindungs- und Befestigungselemente in ihre bzw. ihrer Endlage, wobei die Verbindungselemente von derjenigen Art sind, die einen rohrförmigen Schenkel oder Bereich mit einem Kopf oder Flansch am einen Ende und mit einem Innengewinde versehenen Teilbereich am anderen Ende umfaßt, und für das Einsetzen durch eine Bohrung oder ein Loch bestimmt ist, beispielsweise in Metallblech, wobei nach dem Einsetzen eine axiale Kontraktion bzw. Stauchung stattfindet, so daß der glatte (von Gewinde freie) Bereich des rohrförmigen Schenkels nach außen ausgebaucht 209819/0579 - Blatt 2 -

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wird, und wobei das Metallblech zwischen dem Kopf oder Flansch und der Ausbauchung eingefaßt oder eingeklemmt wird.

Bisher besaßen Werkzeuge für diesen Verwendungszweck eine Schraube (Schraubbolzen), welche aus einem mit einer Schulter oder einem Bund versehenen Gehäuse herausragt und welche gedreht, aber axial bezüglich der Schulter gehalten, also axial nicht verschoben werden kann: Zuerst tritt die Schraube durch den Schenkel des Verbindungselements und greift in dessen Gewindegänge ein, wobei zugelassen wird, daß sie sich nach aufwärts zum Verbindungselement bewegt, wie dieses es ebenso tut, und dann daran gehindert wird, sich axial zu bewegen, nämlich durch ein Anschlagen oder Anliegen der Schulter an das Werkstück, wobei die fortdauernde Rotation eine axiale Bewegung des mit Gewinde versehenen Teilbereichs des Verbindungselements verursacht, wobei dann also auf diese Weise und hierdurch das axiale Stauchen (Kollaps) des Verbindungselements verursacht bzw. bewirkt wird. Solche Verbindungselemente werden aus relativ weichem Material hergestellt, aber dennoch verursacht das immer wiederholte Anlegen der Stauchkraft über bzw. durch das Drehen der Schraube eine starke Abnutzung an der Schraube, 209819/0579 -Blatt 3 -

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und obwohl das Schraubengewinde gehärtet sein kann, wird es dennoch notwendigerweise die gleiche Gewindegröße haben wie die Verbindungselemente, und diese Abnutzung hat Schwierigkeiten begründet und möglicherweise eine breite (weitgestreute) Anwendung solcher Befestigungsoder Verbindungselemente verhindert. Darüberhinaus dreht sich, wenn die Drehung nach Vollendung des Stauchens (und Ausbauchens) fortgesetzt wird, das Verbindungselement weiter zusammen mit der Schraube, was die Wirksamkeit bzw. Güte¹ des Sitzes (Festsitzes) des Verbindungselements am Metallblech oder dgl. reduziert.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Werkzeug zu schaffen, bei welchem die Schraube während des axialen Stauchens stationär (ortsunverändert) ist bzw. bleibt, so daß ein verbesserter Festsitz erzielt wird, und so daß auch die Abnutzung an der Schraube reduziert wird.

Gemäß der Erfindung besitzt ein Werkzeug für Verbindungs- oder Befestigungselemente der angedeuteten Art einen Halter, welcher geeignet ist, eine Schraube (Schraubbolzen) für das Zusammenwirken mit dem Verbindungselement (Stauchbüchse) aufzunehmen bzw. zu fesseln, wobei der Halter so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß er durch Totgangsvorrichtung (Drehantrieb mit Spiel) gedreht werden

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kann, wodurch der Halter während axialen Bewegens zum Erzielen eines Verbindungselement-Stauchens gegen Drehung gesichert gehalten geha-l-tea werden kann (drehfest, aber axial bewegbar).

Bevorzugt wird das Werkzeug durch einen Motor angetrieben, beispielsweise ist es ein pneumatisch oder elektrisch betätigter Schraubenzieher, welcher eine Schleifoder Rutschkupplung haben kann, dies zwecks Schaffung der Möglichkeit, daß die Schraube sich zu drehen aufhört, wenn sie mit dem Verbindungselement voll in Eingriff steht.

• ■ Bevorzugt ist das Werkzeug so angeordnet und/oder ausgestaltet, daß ein Antrieb vom Motor in einer Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) für Eingreifen in das Befestigungselement eine dienliche Schraubendrehung erzeugt, und daß dann Rückwärtslauf (beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn) axiale Ortsveränderung verursacht, wobei eine Schraubenrotation während der Totgangsbewegung, und wenn die Totgangsbewegung aufgenommen ist, entfällt, wobei dann ein fortgesetztes Rückdrehen die Schraube dazu bringt, aus dem Befestigungselement auszugreifen oder sich aus ihm auszuschrauben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In der

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Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines kompletten Werkzeugs, montiert an einer Antriebsquelle, Fig. 2 einen seitlichen Schnitt (Längsschnitt) des

Werkzeugs,

Fig. _c 3 eine Ansicht gemäß Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 und 5 den Arbeitsgang des Setzens, d.h. des

Einsetzens und Stauchens des Verbindungselements in zwei Phasen, Fig. 6 ein etwas geändertes Werkzeug.

Gemäß der Zeichnung, und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 2, umfaßt ein Werkzeug ein im allgemeinen rohrförmiges Gehäuse 10, das geeignet ist, bei 12 an die Abtriebsseite (Abtriebswellenende) eines pneumatisch angetriebenen und drehsinn-umkehrbaren Schraubenzieher-Werkzeugs 14 (Fig.1) angeschraubt zu werden, und das Gehäuse beherbergt und lagert eine Hauptantriebswelle, welche in zwei koaxiale (fluchtende) Teile unterteilt ist, die durch eine Nockenanordnung oder -einrichtung, die später noch zu beschreiben ist, gekuppelt sind.

Ein erster der Wellenteile 16 ist mit einem Querschlitz 18 zum Eingreifen des Blatts (der "Schneide") des angetriebenen Schraubenzieher-Werkzeugs zwecks Übertragens 209819/0R79 -Blatt 6 -

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der Rotationsbewegung versehen, und der Schlitz (Querschlitz) und das Blatt sind von solchen Längen, daß dieser Teil der Welle sich axial bewegen kann, während er das Antreib-Eingreifen (Drehen) aufrechterhält. Am dem Schlitz entgegengesetzten Ende trägt der Wellenteil einen sich radial erstreckenden Flansch 20. Der Wellenteil ist in lagern 22 gefaßt bzw. gelagert, die 22 jeweils am einen und anderen Ende des Bereichs zwischen dem Flansch und dem Schlitz angeordnet sind; eine Druck-Schraubenfeder 24 erstreckt sich zwischen den Lagern und drückt den Flansch 20 weg vom Abtriebsende 26 des angetriebenen Werkzeugs.

Die Nockenanordnung oder -einrichtung umfaßt ein Paar Scheiben 28,30, die koaxial mit einer (mit je einem Nocken- oder Kugel-Lauf weg) Nockenführung (siehe Fig.3) angeordnet sind, wobei ein Nockenweg (Kugelführung) jeweils in die Stirnfläche jeder Scheibe eingearbeitet ist und sich über einen Kreisbogen von weniger als 360° konzentrisch bezüglich der Scheibe erstreckt, wobei diese Führung (Kugelweg) von einer minimalen Tiefe am einen Ende 32a dieses Wegs bis zu einem Maximum am anderen Ende 32b abfällt bzw. ansteigt. Die Scheiben sind einander gegenüber angeordnet, so daß die genannten Führungswege (Kugel-209819/0579 -Blatt 7 -

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wege) miteinander korrespondieren (fluchten), und die Scheiben sind im wesentlichen zueinander spiegelbildlich.

Eine Kugel 34 ist zwischen den zwei Scheiben gefaßt, und sie liegt in den beiden Nutwegen bzw. Führungen 32.

Der Flansch 20 ist mit einem bzw. dem ersten Nockenteil (28) mittels eines oder mehrerer Stifte 36 gekuppelt.

Der zweite Wellenteil umfaßt einen Zapfen 38, der in einer Bohrung im Ende des ersten Wellenteils 16 aufgenommen wird, eine radiale scheibenartige Verbreiterung (Flansch, Bund) 40 ist in einem Einsprung (Ringlücke) gefaßt, der räumlich zwischen dem Flansch und der benachbarten Nockenscheibe angeordnet ist, wobei die Verbreiterung vorzugsweise an bzw, zwischen einliegenden Schubbzw. Druck-Scheiben 42 gefaßt ist, wobei ein axialer Teil (Wellenbereich) 44 vorgesehen ist, der durch fluchtende koaxiale Bohrungen in den Nockenscheiben verschieblich ist, und ein drehungsübertragender Endzapfen 46 schließt an 44 an. Der axiale Bereich trägt einen Keil 48 (Diagonalkeil, Mitnehmer), und die zweite Nockenscheibe 30 hat einen Keilweg (-nut) 50, welcher komplementär ist.

Der Endzapfen 46 des zweiten Wellenteils hat Verbindung mit einer Lager- oder Haltehülse 52, nämlich über

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2150044 Querstifte 54, und diese Hülse 52 ist mit einer Schraube (Bolzen) 56 durch ähnliche Querstifte verbunden. Dies ermöglicht es, das Werkzeug für verschiedene Größen von Befestigungs- oder Verbindungselementen zu verwenden, und zwar lediglich durch Auswechseln der Schraube (56), und zu diesem Zweck kann das Gehäuse eine Kappe 58 besitzen, durch die die Schraube (Schraubbolzen) 56 durchtritt und austritt und die man abnehmen kann, um die Stifte zwecks Entfernens und Wiederanortbringens freizulegen. Der Endzapfen ist im Gehäuse gelagert. Eine weitere Druckfeder ist zwischen einem Endzapfen-Lager und der Hülse 52 vorgesehen.

Im Betrieb wird der Motor im Teil 14, beispielsweise im Uhrzeigersinn, zwecks Drehens der '//eilen angetrieben, und die Schraube (Schraubbolzen, Spindel) wird in ein zunächst büchsenartiges Verbindungselement 64 eingeführt, siehe Fig, 4. Die Schraubbolzen-Gewindegänge greifen ein, und das ganze Werkzeug wird als Körper (als Ganzes) in bzw. bei der axialen Bewegung der Schraube im· zum Werkstück hin im Element 64 bewegt. Wenn die Kappe an das Werkstück anschlägt, wird die axiale Bewegung gestoppt. Bis zu diesem Punkt (Zeitpunkt) hat Antrieb auf die erste Welle (Wellenteil) 16 über den Schlitz und dem Flansch 20 zur ersten

Nockenscheibe 28 bestanden; von der zweiten Nockenscheibe 3C

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zum zweiten Wellenteil 44 läuft der Antrieb über den Keil 48 und den Keilweg (Keilnut) 50. Die Feder 24 hält die Nockenscheiben zusammen, und die Kugel (angenommen, sie befindet sich in den tiefer eingelassenen Enden der Kugelwege) wirkt so, daß Antrieb von der einen Scheibe auf die andere übertragen wird.

Wenn nun jedoch die Kappe sich an das Werkstück anlegt, dann wird der Antrieb umgekehrt, aber auf bzw. bei solcher Umkehr findet anfangs effektiv eine Unterbrechung durch die Kugel und die Kugelwege statt, wobei die Kugelwege als Vorrichtung mit einer Totgangsbewegung bzw, einer Totgangsdrehung mit beschränktem Schlupf (Spiel) wirkend Nach Umkehr rollt die Kugel rund in den Kugelwegen herum, und die Scheiben drehen sich relativ zueinander, d.h., die motorangetriebene Scheibe 28 dreht sich über im wesentlichen zwei Umdrehungen ("Totgang"), während die andere Scheibe hierbei stillsteht. Während dieses Totgangs bewegt sich die Kugel von den tieferen Enden der Kugelwege zu den höherliegenden Enden und trennt also die Scheiben voneinander (drückt sie axial auseinander), und dies ruft eine Verschiebung des zweiten Wellenteils 44,46 hervor, und zwar über bzw. durch die Druck- oder Schubscheiben 42. Bewegung (axiales Ver-

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schieben) des Keils in der bzw. den Keilnuten erhält Antriebsverbindung zu der Schraube (welche später noch benötigt wird) aufrecht, obwohl die Schraube während der axialen Bewegung sich nicht dreht, und folgend auf die Vollendung der axialen Bewegung (wenn die Totgangsbewegung vollendet oder beendet ist) wird die fortgesetzte aber nicht umgekehrte Drehbewegung die Schraube (Bolzen) aus dem Verbindungselement 64 herausschrauben. Bei der Axialbewegung wird das Verbindungselement gestaucht und ausgebaμcht (Fig. 5). 'Dieses Stauchen und Ausbauchen wird in weniger als zwei Umdrehungen der Welle vollständig bewirkt.

Die zweite Nockenscheibe kann sich an eine innere Schulter (Absatz, Ringschulter) im Gehäuse anlegen, nämlich über einen zwischengelegten Ring (Scheibe) 70 aus Reibungsmaterial, welcher die zweite Scheibe abbremst, die zwecks Verhinderns jeglicher Tendenz der Scheibe, sich im Uhrzeigersinn während der Kugelbewegung weiterhin drehen zu lassen.

Während der Relativdrehung und der (gegenseitigen) Trennung der Nockenscheiben trennen sich die letzteren, da die Scheibe 30 sich ein wenig in Richtung zum Bremsring 70 bewegt, und da-die Scheibe 28 sicfr mit dem einen

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Lager 22 in Bichtung zum anderen und zur Druckfeder 24 bewegt. Bei der Ausschraubbewegung der Schraube (des Bolzens) aus dem Element 64 kann die Hülse 52 in axialer Richtung gegen die Feder 60 verschoben werden, und in diesem Falle bewegt sich der Anschlag 40 in dem vergrößerten (ausgeweiteten) Raum im Flansch 20.

Beim Beginn des nächsten Arbeitszyklus werden die ersten zwei Umdrehungen in der Vorwärtsrichtung die ä

Schraube wieder in ihre axiale herausstehende Lage zurückbringen, und es wird auch der Drehantrieb auf die Schraube wieder hergestellt bzw. wieder wirksam; in dieser Endlage befindet sich die zweite Nockenscheibe axial von der Reibscheibe 70 in Abstand, und dies reduziert Abnutzung auf derselben.

Bei dieser Ausführungsform wirkt die Stauchkraft

auf die Nockenwege und die Kugel und auf die Reibscheioe.

Dank der großen Scheiben-Flächen und dank der Bewegung der Kugel auf den gehärteten Wegen, wird die Abnutzungsrate in akzeptabler Weise gering.

Beim Betrieb kann der Betätiger das Verbindungselement an das Werkzeug anlegen, bevor das Einsetzen des Elements in das Werkstück stattfindet, und nach solchem

Einsetzen kann er den Motor reversieren (drehumkehren). 209819/Π579

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Das pneumatische Werkzeug 14 ist ein Standardbauteil, bei welchem die Betätigung der Klinke 72 beispielsweise Uhrzeigerbewegung verursacht, und der Klinkenhebel 74 verursacht Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig.1).

Bei" dem Werkzeug der Fig. 6 ist ein elektrisch angetriebenes Pistolengriff-Werkzeug 76 angewandt, das einen reversiblen (umkehrbaren) Motor besitzt.

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Claims

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Patentansprüche

M „j Werkzeug für axiales Stauchen und Ausbauchen eines

rohrförmigen mit Innengewinde versehenen Verbindungselements, das am einen Ende einen Kopf oder Flansch hat, zwecks Erfassens (Einfassens) eines (oder mehrerer) mit Öffnungen oder Bohrungen versehenen Blechs (oder Bleche) zwischen dem Flansch und der durch das Stauchen gebildeten Ausbauchungswulst, wobei ein Halter zum Erfassen einer Schraube (eines Schraubbolzens) vorgesehen und für Rotationsbewegung eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter mittels einer Totgangvorrichtung mit einem Antriebsmittel verbunden ist, wobei die Totgangvorrichtung so eingerichtet und/oder angeordnet ist, daß in dem anfänglichen Teil Teü (Phase) der Drehung in einer Richtung der Halter effektiv axial ortsverändert wird, ohne sich aber zu drehen, und daß in darauffolgenden Teilen (Phasen) der Drehung der Antrieb (Drehantrieb) wieder hergestellt wird.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Totgangsvorrichtung ein

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Paar Scheiben umfaßt, welche zwischen sich einen Nockenweg wie z.B. einen Kugelweg (32) besitzen, wobei eine Kugel in dem Wege untergebracht ist, wobei ferner Federmittel zum Halten oder Drücken der Scheiben gegeneinander vorgesehen sind.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

ze ichnet, daß der Halter fest (verbunden) ist mit einem An- bzw. Abtriebswellenteil, der sich durch die S-cheiben hindurch erstreckt und einen Kopf hat, der an die eine antreibende der Scheiben gekuppelt ist, so daß Ortsveränderung dieser antreibenden Scheibe die axiale Verschiebung des Halters bewirkt.
4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der angetriebenen Scheiben mit der An- bzw. Abtriebswelle durch einen Keil und eine: Keilnut verbunden ist, so daß sie während des Antriebs die Abtriebswelle an die getriebene Scheibe hält oder drückt, und daß ein Übertragen von Antrieb über beide Scheiben auf die Abtriebswelle stattfindet, wenn die axiale Verschiebung vollendet ist,
5. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß der Nockenweg (Kugelweg) in einer Scheibe eine Nut ist, die sich um die Wellenachse herum erstreckt und in ihrer Tiefe von einem Minimum am ihren einen Ende (32a) bis zu einem Maximum an ihrem anderen Ende (32b) verändert, wobei die andere Scheibe einen (korrespondierenden) Nockenv/eg (Kugelweg) hat, der ein Spiegelbild zu dem ersten Nockenweg ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Reibungsmittel vorgesehen sind für An- bzw. Eingriff von der angetriebenen Scheibe nach leichter axialer Trennung der Scheiben und für das Bremsen der angetriebenen Scheibe.
7. Werkzeug nach Ansprich 2, dadurch g e k e η η zeichn et, daß Antrieb auf die Totgangsvorrichtung über eine Eingangswelle stattfindet, die in in Abstand befindlichen Lagern gelagert ist, wobei eines der Lager axial ortsveränderlich ist, nämlich zusammen mit der einen Scheibe gegen die Wirkung von Federmitteli

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