DE2304470A1

DE2304470A1 - Klemmschraube sowie verfahren und vorrichtung zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2304470A1
Application number: DE19732304470
Authority: DE
Inventors: Charles E Gutshall
Original assignee: Elco Industries Inc
Current assignee: Elco Industries Inc
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS4884068A; IT978544B; FR2170730A5

Description

DR.-INQ. DIPL.-ΙΝΘ. M. SC. OIPU.-ί HYS. tj.l. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT-GRtESSBACH - HAECKER

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26.Januar 1973
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Firma Elco Industries, Ine* Rockford, Illinois 61101, U.S.A. 1111 Samuelson Road

Klemmschraube sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Klemmschraube mit einem Kopf und einem Schaft und mit einer unterhalb des Kopfes durch einen angeformten Kragen am Schaft unverlierbar gesicherten Klemmscheibe sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Klemmschraube. Insbesondere befasst sich

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die Erfindung mit einem verbesserten Verfahren bzw. einer verbesserten Vorrichtung zur verbilligten Herstellung ringförmiger Schultern b2W. Kragen an den Schäften von Klemmschrauben, wobei die Schultern oder Kragen dazu dienen, Klemmelemente, ^u.nterlagscheiben o.dgl. an den Klemmschrauben zu sichern und wobei die Herstellung der Schultern bzw. Kragen in einer Weise erfolgt, die nicht zu einer Schwächung der Klemmschraube führt.

Obwohl das wichtigste Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Klemmschrauben in deren Verwendung als elektrische Klemmschrau- :; ben zu sehen ist, versteht es sich, dass die erfindungsgemasseh Klemmschrauben auch für andere Zwecke eingesetzt werden können, bei denen ein mit einer Öffnung versehenes Element unverlierbar am Schaft einer Schraube, eines Bolzens bzw. ganz allgemein an einem zylindrischen Schaft gesichert werden soll.

Die Technik der Herstellung von Klemmschrauben zum Festklemmen elektrischer Leiter in elektrischen Anschlussvorrichtungen ist hoch entwickelt, da seit langem ein Bedürfnis besteht, elektrische Drähte, Kabel und andere Leiter mit einer oder mehreren Anschlussklemmen zu verbinden. Typische Beispiele für den einschlägigen Stand der Technik finden sich in den US-Patentschriften 2 151 674, 2 304 711, 2 946 039, 3 050 706 und 3 509 517. Einige der bekannten elektrischen Klemmschrauben wurden speziell mit dem Ziel entwickelt, die Möglichkeit zu schaffen, mehrere elektrische Leitungen mit unterschiedlichen Durchmessern mit ungefähr gleicher Klemmkraft festzuklemmen. Dabei wurden verschiedene Prinzipien angewandt, um ein angemessenes Festklemmen jedes der Drähte sicherzustellen und es wurden insbesondere Klemmscheiben verwendet, die bezüglich der Schaftachse gekippt werden konnten. Um eine solche Kippmöglichkeit zu schaffen, wurde die Öffnung in der Klemmscheibe überdimensioniert oder

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zumindest in einer zur Längsachse der festzuklemmenden Drähte senkrechten Richtung verlängert. Beispiele für Klemmschrauben 2um Pestklemmen von elektrischen Drähten unterschiedlicher
Grosse finden sich beispielsweise in den US-Patentschriften
3 081 507/ 3 177 456, 3 178 675, 3 191 140, 3 238 495 und
3 509 521.

Ein weiteres Problem, zu dessen Lösung ebenfalls bereits Versuche unternommen wurden, besteht darin, dass es immer wieder Schwierigkeiten und Kosten verursachte, die Klemmschraubenanordnung am Arbeitsplatz zusammenzusetzen, und zwar insbesondere wenn sehr kleine Klemmschrauben verwendet wurden. Ein verwandtes Problem ergibt sich beim Entfernen bzw. Lösen elektrischer Klemmschrauben zum Zwecke der zeitweiligen Freigabe, der Entfernung oder des Ersetzens von Drähten. Die Klemmscheibe kann dabei
nämlich vom Schaft der Klemmschraube herabfallen oder sich an dem Schaft verklemmen oder aus irgendeinem Grunde an den Drähten hängen bleiben, die zuvor von ihr festgehalten wurden.

Zur Überwindung dieser Probleme wurden elektrische Klemmschrauben hergestellt, die einstückig an dem Schaft selbst angeformte Schultern oder Ringe besassen, um die Klemmscheiben zurückzuhalten. Diese Art der Sicherung der Klemmscheiben führt dazu, dass dem Elektriker die fertig zusammengesetzte Klemmschrau-

benanordnung zur Verfügung steht. Ausserdem wird beim Lösen
der Klemmschraube die Klemmscheibe automatisch von den Drähten abgehoben und ist ausserdem gegen ein Verlorengehen gesichert. Vorbekannte Klemmschrauben mit am Schraubenschaft angeformten Schultern, insbesondere elektrische Klemmschrauben sind beispielsweise in den US-Patentschriften 2 192 322, 3 141 722,
3 205 373, 3 372 366 und 3 398 393 beschrieben. Auch bei diesen bekannten Anordnungen treten jedoch Probleme auf.

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So sind beispielsweise einige der bekannten Klemmschrauben teuer in der Herstellung, insbesondere wenn die Kragen oder Sicherungsringe an ihnen beispielsweise durch Andrehen o.dgl. erzeugt werden. Selbst wenn man bei diesen Klemmschrauben die Kosten der Maschinenbearbeitung vernachlässigt, bleibt immer -noch das Problem der hohen Ausschussquoten. Andere vorbekannte Herstellungsverfahren führen zu einem geschwächten Punkt oder Bereich des mit einem Gewinde versehenen Schaftes. Bei wieder anderen Verfahren ist die Grosse des Kragens, welche an dem Schaft hergestellt werden kann begrenzt, wodurch wiederum die öffnung in der Klemmscheibe und damit deren Kippfähigkeit eingeschränkt wird. Bei weiteren bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen zu ihrer Durchführung müssen zu grosse Metallmengen geformt bzw. verschoben werden, was dazu führt, dass hohe Metallformungskräfte benötigt werden oder dazu, dass das Formen des Metalls nur langsam erfolgen kann.

Bei gewissen vorbekannten Klemmschraubenanordnungen ergeben sich auch Probleme infolge der winkelmässigen Ausrichtung der die mit einer öffnung versehenen Klemmscheibe tragenden Teile des Kragens. Wenn nämlich diese tragende Fläche keilförmig ist und wenn die Klemmscheibe von den Drähten festgehalten wird oder an diesen klebt, wenn die Klemmschraube zum Anheben der Klemmscheibe gelöst wird, dann verkeilt sich die Oberseite des Kragens in der öffnung der Klemmscheibe. Die Klemmscheibe sitzt somit nicht locker auf dem Schaft und dreht sich zwangsläufig mit demselben.

Dies kann Probleme mit sich bringen und insbesondere beim erneuten Festklemmen der Drähte zu Schwierigkeiten beim Wiederausrichten der Klemmplatte gegenüber den Drähten führen.

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Ausgehend von dem vorstehend aufgezeigten Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Nachteile und Schwierigkeiten zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch eine Klemmschraube der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kragen einen im Vergleich zum Durchmesser des Schaftes grossen Aussendurchmesser und eine relativ flache Oberseite aufweist.

Zur Herstellung einer solchen Klemmschraube hat sich dabei ein Verfahren als besonders günstig erwiesen, welches durch folgende Verfahrenssehritte gekennzeichnet ist:

a)die Klemmscheibe, welche eine Öffnung besitzt, wird auf den noch nicht mit einem Gewinde versehenen Schaft der Klemmschraube aufgeschoben;

b) ein ümfangsbereich des Schaftes, welcher in axialer Richtung einen Abstand von der dem Kopf abgewandten Seite der Klemmscheibe besitzt, wird bei sich drehendem Schaft einem Metall formenden Radialdruck unterworfen, wobei der Bereich in axialer Richtung zunehmend in Richtung auf die Klemmscheibe verbreitert wird, um auf diese Weise ein sich zunehmend erweiternde ringförmige Nut in dem Schaft zu erzeugen und das aus der Nut verdrängte Metall zu einem ringförmigen Kragen auszuformen, dessen der Klemmscheibe zugewandte Oberseite im wesentlichen in einer zur Schaftachse senkrechten Ebene verläuft, und zwar so lange bis der Aussendurchmesser des Kragens zumindest den kleinsten Querschnitt der Öffnung in der Klemmscheibe übersteigt;

c) auf mindestens einem Teil des Schaftes wird zwischen dem ringförmigen Kragen und dem dem Kopf abgewandten Ende des Schaftes ein durchgehendes Gewinde erzeugt.

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Zur Durchführung dieses Verfahrens hat sich eine Vorrichtung besonders bewährt, die durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist:

a) es ist eine Gewinderollbacke vorgesehen, die eine Arbeitsfläche mit Gewinde rollenden Nuten aufweist und die an einer frei zugänglichen Oberfläche eine Aussparung aufweist, die mit der Arbeitsfläche in Verbindung steht;

b) in der Aussparung ist ein Formeinsatz angeordnet, der bei Einsetzen der Gewinderollbacke in eine Gewinderollmaschine in einer vorgegebenen Lage bezüglich der Gewinderollbacke festlegbar ist und der eine frei zugängliche Oberfläche aufweist, die zumindest im wesentlichen in der Ebene der frei liegenden Oberfläche der Gewinderollbacke liegt; der Formeinsatz besitzt eine nutbildende Arbeitsfläche, welche dazu dient, in dem Schaft der Klemmschraube eine Nut zu erzeugen, während gleichzeitig mit Hilfe von Gewinderollbacken ein Gewinde erzeugt wird; die nutformende Arbeitsfläche ist an der Innenseite des Formeinsatzes vorgesehen und besitzt eine äussere Kante, die zunehmend auf einen äusseren Teil des Formeinsatzes zuläuft, während die nutformende Arbeitsfläche sich gleichzeitig in Richtung der Schaftachse verbreitert, angrenzend an die frei zugängliche Oberfläche des Formeinsatzes ist mindestens eine Aussenflache vorgesehen, um das aus der Nut in dem Schaft verdrängte Metall zu einem Kragen an dem Schaft auszuformen.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie ein billiges Verfahren bzw. eine billige Vorrichtung für die Herstellung einer Klemmschraube mit einer unverlierbaren Klemmscheibe vorschlägt. Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden E-rfindung, dass sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstel-

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lung von Befestigungsanordnungen vorschlägt, bei denen eine Klemmvorrichtung von einer ringförmigen Schulter gehalten wird. Weiterhin ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie ein einen einzigen Schritt umfassendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorschlägt, mit dessen bzw. deren Hilfe eine ringförmige Schulter in einem Gewinderollschritt in einer üblichen Gewinderollmaschine hergestellt werden kann.

Es ist ein weiterer grundsätzlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, dass eine elektrische Klemmschraube hergestellt werden kann, welche für das gleichzeitige Festklemmen von Drähten unterschiedlicher Stärke verwendet werden kann, wobei die Klemmscheibe verbesserte Kippeigenschaften besitzt. Es ist ein weiterer grundsätzlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung zu seiner Durchführung, dass eine elektrische Klemmschraube hergestellt werden kann, an welcher ein angeformter Sicherungskragen vorgesehen ist, welcher den Schaft nicht schwächt, wobei der Kragen trotz einer minimalen Materialverdrängung einen grossen Durchmesser besitzt.

Es ist ein spezieller Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung zu seiner Durchführung, dass an elektrischen Klemmschrauben ein Sicherungsring hergestellt werden kann, ohne dass eine spanabhebende Bearbeitung erfolgen müsste und ohne dass Späne entstehen, wobei der Sicherungsring eine Form erhält, die beim Lösen der Klemmschraube ein Anheben der Klemmscheibe ermöglicht, ohne dass die Gefahr eines gegenseitigen Verkeilens von Klemmschraube und Klemmscheibe besteht.

Weiterhin ist es ein spezieller Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung zu seiner Durchführung, dass

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ringförmige Kragen an zylindrischen Schäften hergestellt werden können, wobei ein geringerer Kraftaufwand und die Verdrängung einer geringeren Metallmenge erforderlich ist als beim Stand der Technik. Weiterhin ist es ein spezieller Vorteil der Erfindung, dass auf einem mit einem Gewinde versehenen Schaft ein ringförmiger Kragen in einem üblichen Gewinderollschritt erzeugt werden kann, ohne dass dabei das Gewinderollen nachteilig beeinflusst würde. Es ist ein anderer spezieller Vorteil der Erfindung, dass sie eine Vorrichtung zum Rollen ringförmiger Schultern an zylindrischen Schäften vorschlägt, wobei während der Metallformung eine verbesserte Schmierung sichergestellt ist.

Es ist ein weiterer spezieller Vorteil der Erfindung, dass sie ein Verfahren und eine Vorrichtung vorschlägt, mit welchem bzw. mit welcher an einem zylindrischen Schaft eine Schulter angerollt und ausgeformt werden kann, welche eine Oberseite besitzt, welche zur Schaftachse im wesentlichen senkrecht ist. Desw-eiteren ist es ein spezieller Vorteil der Erfindung, dass sie ein Verfahren und eine Vorrichtung vorschlägt, mit welchem bzw. mit welcher es möglich ist, ringförmige Sicherungsringe oder Kragen herzustellen, bei denen kein Verkeilen auftreten kann.

Die vorstehend aufgeführten Vorteile können insbesondere mit einem Verfahren erreicht werden, bei welchem zunächst eine mit einer öffnung versehene Klemmeinrichtung, wie z.B. eine Klemmscheibe oder Unterlagscheibe und/nicht mit einem Gewinde versehener Schaft mit einem Kopf an seinem einen Ende bereitgestellt werden. Der Schaft wird dann in üblicher Weise durch die öffnung in der Klemmscheibe eingesetzt, so dass diese sich in der Nähe des Kopfes in der richtigen Lage für die Ausbildung eines Sicherungskragens befindet.

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Anschliessend wird dann ein Umfangsbereich des Schaftes, welcher in axialer Richtung einen Abstand von der Klemmscheibe besitzt, und zwar'in Richtung auf das dem Kopf abgewandte Ende des Schaftes, einem metallformenden Radialdruck unterworfen, während der Schaft sich dreht, um in diesem eine ringförmige Nut zu erzeugen. Der Umfangsbereich wird dabei zunehmend in axialer Richtung sowie in Richtung auf die Klemmscheibe verbreitert, so dass die ringförmige Nut zunehmend erweitert wird, wobei das aus der Nut verdrängte Metall bei rotierender Schaftachse zu einem ringförmigen Kragen ausgeformt wird, dessen der Klemmscheibe zugewandte Oberseite in einer zur Schaftachse im wesentlichen senkrechten Ebene liegt. Dieser Vorgang wird fortgeführt bis der Aussendurchmesser des Kragens zumindest den kleinsten Querschnitt der Öffnung in der Klemmscheibe bzw. Klemmeinrichtung übersteigt.

Desweiteren wird auf mindestens einem Teil des Schaftes zwischen dem ringförmigen Kragen und dem dem Kopf abgewandten Eindringende des Schaftes ein kontinuierliches Gewinde erzeugt. Bei einem bevorzugten Verfahren werden die Schritte des Anformens des ringförmigen Kragens und des Gewindes im wesentlichen gleichzeitig als Teile eines einzigen Rollschrittes ausgeführt. Der Mindestdurchmesser des Schaftes im Bereich der Nut ist dabei gleich oder vorzugsweise grosser als der Kerndurchmesser der mit einem Gewinde versehenen Schaftteile.

Das vorstehend erläuterte Verfahren wird vorzugsweise ausgeführt, indem man den Schaft zwischen einem einzigen Satz einander gegenüberliegender Formrollbacken formt. Zu diesem Zweck wird eine neuartige Rollform zum Formen eines ringförmigen Kragens und eines gerollten Gewindes vorgesehen, welche in eine übliche Gewinderollmaschine eingesetzt werden kann. Die fest-

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stehende Formrollbacke und die sich relativ zu ihr bewegende bewegliche Formrollbacke umfasst dabei jeweils eine Gewinderollbacke mit einer Gewinde formenden Arbeitsfläche und einen an ihre Oberseite angrenzenden Ausschnitt, der mit der Arbeitsfläche in Verbindung steht. Der Ausschnitt bzw. die Aussparung dient der Aufnahme eines Formeinsatzes, welcher gegenüber der zugeordneten Gewinderollbacke in einer Gewinderollmaschine sicher festgelegt werden kann.

Die frei zugängliche Oberseite des Formeinsatzes liegt dabei im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die frei zugängliche Oberseite der zugehörigen Gewinderöllbacke, und zwar etwa in der Weise, wie dies in den US-Patentschriften 2 284 659, 3 429 161 und 3 602 026 gezeigt ist. Ein wesentlicher Unterschied ist jedoch darin zu sehen, dass der Formeinsatz mit einer nutformenden Fläche versehen ist, die dazu dient, im Schaft des Werkstückes eine Nut zu erzeugen, während an diesem durch die Gewinderollbacken gleichzeitig ein Gewinde gerollt wird. Die nutformende Fläche ist an einem inneren Bereich des Formeinsatzes angeformt und besitzt eine äussere Kante, welche allmählich in Richtung auf einen äusseren Bereich des Formeinsatzes verläuft, während sie gleichzeitig zunehmend in Richtung * der Schaftachse verläuft. Die angrenzende Aussenseite des Formeinsatzes ist dabei so angeordnet, dass sie das aus der Nut in dem Schaft verdrängte Metall zu einem kreisförmigen Ring an dem Schaft ausformt.

Wie aus den Zeichnungen noch deutlich werden wird, ist die benachbarte Aussenseite des Formeinsatzes vorzugsweise zumindest über einen Teil ihrer Länge eine Schrägfläche, um somit das Metall des kreisförmigen Ringes zu der gewünschten Gestalt ausformen zu können. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform

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ist ferner zumindest ein Teil der Schrägfläche mit Einschnitten versehen bzw. geriffelt» so dass bei einer vorgegebenen Kraft ein höherer Metallformungsdruck erzeugt werden kann, wobei gleichzeitig ein Reservoir für ein bei der Metallformung benötigtes Schmiermittel geschaffen wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Gewindegänge bis in den Bereich der ringförmigen Nut fortgeführt werden. Ausserdem oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, im Bereich der Nut in axialer Richtung verlaufende Verstärkungsrippen vorzusehen. Letztere werden vorzugsweise mittels entsprechender Ausgestaltung der entsprechenden Arbeitsflächen der Formeinsätze erhalten.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der SchutzanSprüche. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Klemmschraube gemäss der Erfindung

während ihrer Herstellung in einer erfindungsgemässen Vorrichtung, und zwar teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine der Fig. ähnliche Darstellung einer bekannten Klemmschraube,

Fig. 3 eine perspektivische Teildarstellung einer Gewinderollbacke (in gestrichelten Linien) und einen Formeinsatz gemäss der Erfindung (in ausgezogenen Linien) sowie ein Schneidwerkzeug, welches schematisch dargestellt ist, um andeuten, auf welche Weise, wenn dies gewünscht ist, in den Schrägflächen Einschnitte erzeugt werden können,

Fig. 4 perspektivische Darstellungen einer stationären ^u bzw; beweglichen Gewinderollbacke, die jeweils mit einer Aussparung zur Aufnahme eines erfindungsgemässen Formeinsatzes versehen sind,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Formeinsatzes gemäss der Erfindung, wobei lediglich ein Teil der Einschnitte an der Schrägfläche dargestellt ist und wobei zur Andeutung des Roilvorganges der Schaft einer Klemmschraube in gestrichelten Linien dargestellt ist,

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Fig. 7 eine Vorderansicht des Formeinsatzes gemäss Fig.6,

Fig. 8 einen Teil einer Seitenansicht eines Formeinsatzes gemäss Fig.6, gesehen von der Linie 8-8 in dieser Figur in einem vergrössertem Masstab,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Formeinsatzes gemäss der Erfindung,

Fig.10,Seitenansichten, und zwar teilweise im Schnitt, ^u* aus denen die schrittweise Herstellung einer Nut und eines ringförmigen Kragens am Schaft einer mit einem Kopf versehenen erfindungsgemässen Klemmschraube mit Hilfe von Formeinsätzen der in Fig.9 dargestellten Art deutlich wird, wobei zur Erzielung einer äusseren Deutlichkeit das Gewinde auf dem Schaft und die entsprechenden Einrichtungen weggelassen wurden,

Fig.13 eine vergrösserte Ansicht einer gemäss Fig.10 bis 12 hergestellten Klemmschraube, und zwar teilweise im Schnitt, wobei zur Verdeutlichung wiederum das Gewinde weggelassen wurde,

Fig.l4 eine der Fig.13 entsprechende Darstellung mit der Ausnahme, dass das Gewinde auf dem Schaft dargestellt ist,

Fig.15 eine der Fig.14 entsprechende Darstellung für eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Klemmschraube, bei welcher ein Teil der ringförmigen Nut mit Verstärkungsrippen versehen ist und

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Fig. 16 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Formeinsatzes mit einer Zahnung, in dem der Ausbildung der ringförmigen Nut dienenden Bereich, wobei die Zahnung zur Erzeugung der Verstärkungsrippen bei einer Klemmschraube gemäss Fig.15 dient.

Es versteht sich, dass die Figuren der Zeichnung nicht notwendigerweise masstabsgetreu sind und dass die Ausführungsbeispiele teilweise nur durch graphische Symbole, durch schematische Darstellungen und durch Teilansichten wiedergegeben sind. In gewissen Fällen sind ferner Einzelheiten, welche für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind oder welche die Wahrnehmung anderer Einzelheiten erschwerden würden, weggelassen worden. So wurden beispielsweise einige der Einschnitte der Schrägflächen der Formeinsätze sowie die Gewinde auf den Schäften einiger Klemmschrauben usw. weggelassen.

Es wurden ferner keine Anstrengungen unternommen, um eine Gewinderollmaschine bzw. eine Gewindewalzmaschine darzustellen, in welcher die Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung vorteilhafterweise verwendet werden kann. Derartige Maschinen sind nämlich dem Fachmann bekannt und ihre Beschreibung würde lediglich zu einer vergrösserten Umfang der Anmeldungsunterlagen, jedoch nicht zu einer Verbesserung des Verständnisses der Erfindung beitragen. Schliesslich soll darauf hingewiesen werden, dass die Zeichnung lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigt, ohne dass die Erfindung auf die speziellen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt wäre.

Betrachtet man nunmehr Fig.l so erkennt man, dass die Klemmschraube einen mit einem Gewinde versehenen Schaft 10 besitzt sowie einen mit einem Schlitz versehenen Kopf 12 an einem Ende des Schaftes 10. Unterhalb des Kopfes 12 ist auf einem

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nicht mit einem Gewinde versehenen Teil des Schaftes 10 eine Klemmscheibe 14 mit einer Öffnung 16 vorgesehen. Die Öffnung 16 kann, was aus Fig.l nicht deutlich wird/ kreisförmig oder länglich sein oder auch eine andere von der Kreisform abweichende Gestalt besitzen, um die Kippfähigkeit der Klemmscheibe zu verbessern, d.h. ihre Fähigkeit zu kippen und zwei Drähte unterschiedlichen Durchmessers festzuklemmen.

Die Klemmscheibe 14 wird auf dem Schaft 10 durch einen ringförmigen Kragen 18 bzw. einen Ring festgehalten. Ein besonderes Merkmal des Kragens 18 besteht darin, dass er bei Herstellung nach dem erfindungsgemässen Verfahren bzw, mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung aus einer minimalen Metallmenge geformt wird, welche durch Einschnüren des Schaftes 10 in einem Rollvorgang erhalten wird und welche so ausgeformt bzw. nach oben und aussen gedrückt wird, dass sich ein in axialer Richtung dünner Kragen mit einem relativ grossen Aussendurchmesser ergibt. Hierdurch wird es möglich, der Öffnung 16 in der Klemmplatte 14 einen grösseren Durchmesser zu geben, um deren Kippfähigkeit zu verbessern, wie dies in Fig.l in gestrichelten Linien angedeutet ist, wobei die Klemmscheibe 14 trotz vergrösserten Durchmessers ihrer Öffnung 16 von dem Kragen 18 zurückgehalten wird.

Ein weiteres Merkmal des ringförmigen Kragens ist darin zu sehen, dass seine der Klemmplatte 14 zugewandte Oberseite im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Schaftes 10 verläuft. Dies steht im Gegensatz zu der Form des ringförmigen Kragens 22 an dem Schaft 24 der vorbekannten Klemmschraube gemäss Fig.2.

Die Klemmplatte 26 unterhalb des Kopfes 28 der Klemmschraube gemäss Fig.2 ist der Klemmplatte 14 in Fig.l ähnlich. Der Durchmesser der Öffnung 30 in der bekannten Klemmplatte 26

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wird jedoch durch den geringeren Durchmesser des ringförmigen Kragens 22 beschränkt. Andererseits kann die Metallmenge, welche den Kragen 22 bildet, die Metallmenge übersteigen, welche für den einen grösseren Durchmesser besitzenden ringförmigen Kragen 18 in Fig.l benötigt wird. Die durchschnittlichen Abmessungen des ringförmigen Kragens 22 in axialer Richtung übersteigen diejenigen des Kragens 18, so dass der Kragen 22 in radialer Richtung geringere Abmessungen besitzt. Im Vergleich zum Stand der Technik gemäss Fig.2 wird deutlich, dass Verfahren und Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung zu Kragen grösseren Durchmessers führen, obwohl die gleiche oder üblicherweise sogar eine geringere Metallmenge aus einer angrenzenden Nut des Schaftes herausgepresst werden muss.

Abgesehen von dem unterschiedlichen Durchmesser ist die der Klemmscheibe 26 zugewandte Oberseite des Kragens 22 unter einem spitzen Winkel, beispielsweise einem WinkeJ von etwa 20 bis 40 gegenüber der Achse des Schaftes der Klemmschraube geneigt. Der Kragen hat daher beim Lösen der Klemmschraube genäss Fig.2 die Tendenz, sich in der Öffnung 30 der Klemmscheibe 2β zu verkeilen, was Nachteile mit sich bringt. Im Gegensats dazu ist die Oberseite des Kragens 18 bei der erfindungsgemässen Klemmschraube gemäss Fig.l, wie dies bereits erwähnt wurde„ unter einem Winkel zwischen etwa 45° und 90° gegenüber der Schaftachse geneigt, so dass bei einem Lösen der Klemmschraube zum Entfernen oder Ersetzen von Drähten nicht nur keine Verkeilung auftritt, sondern stattdessen das Anheben der Klemmscheibe 14 gefördert wird.

Bei der Klemmschraube gemäss Fig.l ist ausser dem Kragen 18 ein Gewinde 10 vorgesehen, wobei Kragen und Gewinde mit Hilfe zweier Gewinderollbacken 32 und 34 hergestellt werden, in denen Aussparungen zur Aufnahme entsprechender Formeinsätze

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36 bzw. 38 vorgesehen sind. Die Gewinderollbacken 32 und 34 mit den Formeinsätzen 36 bzw. 38 sind so ausgebildet, dass sie in eine übliche Gewinderollmaschine eingespannt werden können, so dass das Rollen des Gewindes und des Kragens in gleicher Weise als einfacher Rollvorgang durchgeführt werden kann. Der Gewinderollbacke 32 und dem Formeinsatz 36 in Fig.l entsprechende Gewinderollbacken und Formeinsätze werden nachstehend anhand der Fig.3 bis 8 in den Einzelheiten erläutert.

In Fig.3 ist ein Teilstück einer Gewinderollbacke 40 in gestrichelten Linien dargestellt. Die Gewinderollbacke 40 besitzt an ihrer Arbeitsfläche eine Anzahl von Gewinde formenden Nuten 42 und an ihrer Oberseite 44 eine Aussparung zur Aufnahme eines Formeinsatzes 48, welcher in ausgezogenen Linien dargestellt ist und Arbeitsflächen 48 und 49 aufweist, die sich im wesentlichen über die ganze Länge der Arbeitsfläche der Gewinderollbacke 40 erstrecken. Die Oberseite des Formeinsatzes 46 ist mit Schrägflächen 50 und 52 versehen, welche so ausgebildet sind, dass sie im Zusammenwirken mit den Arbeitsflächen 48 und 49 einen ringförmigen Kragen der gewünschten Gestalt an dem Schaft 10 anformen.

In der Schrägfläche 62 und in benachbarten Oberflächenteilen sind vorzugsweise Einschnitte 54 vorgesehen, die mit Hilfe eines Schneidwerkzeugs 56 erzeugt werden können. Die Einschnitte verringern die überlastungsproblerne und verbessern ausserdem die Möglichkeiten,mit Hilfe des Formeinsatzes aus dem aus dem Material des Schaftes hochgerolltem Metall den ringförmigen Kragen zu bilden. Ausserdem verringern die Einschnitte die Möglichkeit eines Schlupfes oder einer völligen Beendigung des Rollvorganges und die infolge der Einschnitte mehr oder weniger geriffelte Oberfläche bildet darüberhinaus auch noch ein Reservoir für ein Schmiermittel, wie es vorzugsweise bei der Metallformung verwendet wird.

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Struktur und Funktion der Gewinderollbacke und des Formeinsatzes gemäss Fig.3 werden anhand der Fig.4 bis 8 noch näher erläutert. In Fig.4 ist eine feststehende Gewinderollbacke 60 dargestellt, welche an ihrer Arbeitsfläche Gewinde formende Nuten 62 aufweist und welche an ihrer Oberseite eine Aussparung 64 zur Aufnahme eines Formeinsatzes besitzt. Im übrigen hat die feststehende Gewinderollbacke 60 die übliche Form zur Verwendung in einer Gewindewalzmaschine üblichen Aufbaus.

Fig.5 zeigt eine bewegliche Gewinderollbacke 66, die an ihrer Arbeitsfläche Gewinde formende Nuten 68 aufweist und die an ihrer Oberseite eine Aussparung 70 zur Aufnahme eines Formeinsatzes aufweist. Die bewegliche Gewinderollbacke 66 ist im übrigen entsprechend der feststehenden Gewinderollbacke 60 ausgebildet. In einer Gewinderoll- bzw. Walzmaschine sind die Arbeitsflächen der Gewinderollbacken einander zugewandt und zwischen ihnen befindet sich der Schaft der Klemmschraube, an welchem das Gewinde gerollt und der Kragen angeformt werden soll. Die Formeinsätze beider Gewinderollbacken werden durch die Spannvorrichtungen der Gewindewalzmaschine, welche auch die Gewinderollbacken festhalten in ihren Aussparungen sicher gehalten.

Der Formeinsatz 72, welcher in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigt ist, ist dazu bestimmt, in die Aussparung 70 der beweglichen Gewinderollbacke 66 gemäss Fig.5 eingesetzt zu werden. Der Formeinsatz für die feststehende Gewinderollbacke 60 gemäss Fig.4 ist demjenigen gemäss Fig.6 bis 8 ähnlich mit der Ausnahme, dass er geringfügig kürzer ist und dass, wie dem Fachmann aus der vorliegenden Beschreibung deutlich wird, andere Einstellungen vorgenommen werden.

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Der Formeinsatz 72 besitzt Arbeitsflächen 74 und 76, welche
seitlich an dem Schaft der Klemmschraube anliegen und allmählich eine Nut in demselben ausbilden, wobei der Umfang der Nut in Fig.7 durch den gestrichelten Kreis 79 angedeutet ist, während der während des Formvorganges entstehende Kragen durch den gestrichelten Kreis 79 angedeutet ist. Die Arbeitsfläche 74
ragt, beginnend von der linken Seite in den Fig.6 und 7 zunehmend weiter in den zwischen den Gewinderollbacken befindlichen Raum hinein bis sie ihre Randkante erreicht, an welcher die Arbeitsfläche 76 beginnt. Auch die Höhe bzw. Dicke ier Arbeitsfläche 74 nimmt, wie aus Fig.7 deutlich wird, von links bis zu der Randkante stetig zu, so dass die in dew. Schaft geformte
Nut gleichzeitig stetig vertieft und verbreitert wird, wodurch das verdrängte Metall nach oben gerollt wird.

Mit Hilfe von Schrägflächen 80 und 82 wird das verdrängte Metall aach oben und aussen gedrückt, um den ringförmigen Kragen zu
bilden. Die / rläche 82 und der angrenzende Teil der Oberfläche BA sind vorzugsweise mit einer Anzahl von Einschnitten 86 versehen, die dem oben in Verbindung mit Fig.3 diskutierten Zweck dienen.

Bei einer speziellen Ausführungsform besass der Formeinsatz 72 beispielsweise eine Länge von etwa 4,5847 cm und die Aussparung 70 in der beweglichen Gewinderollbacke 66 besass dementsprechend eine passende Länga von 4,5974 cm. Dagegen besass der Formeinsatz für die feststehende Gewinderollbacke 60 gemäss Fig.4 eine Aussparung 64 mit einer Länge von 3,937 cm, während das passende Einsatzstück eine Länge von 3,683 cm besass . Die Länge
der Arbeitsfläche 74 betrug 3,2764 cm und die Länge der Arbeitsfläche 76 1,3081 cm. Die Breite des Formeinsatzes 72 betrug
an der linken Seite 2,0625 cm und stieg stetig auf eine Breite von 2,070 cm an der Endkante an, an welcher die Arbeitsfläche

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76 beginnt, über deren Länge die Breite dann konstant bleibt. Die Höhe der Arbeitsfläche 74 betrug am linken Ende etwa 0,0508 cm und stieg dann langsam auf 0,0762 cm, welches gleichzeitig die Höhe die Höhe der Arbeitsfläche 76 war. Die Gesamthöhe des Formeinsatzes betrug 0,09398 cm.

Die Schrägfläche 80 ist unter einem Winkel von etwa 10 gegenüber der Oberfläche 84 des Formeinsatzes geneigt. Die Schräg-'fläche 82 ist gegenüber der Oberfläche 84 des Formeinsatzes unter einem Winkel von etwa 30 geneigt. Die benachbarte Kante der Schrägfläche 82 befindet sich in einem Abstand von 0,03302 cm von der Ebene der Arbeitsfläche 76, von welcher die ferne Kante der Schrägfläche 82 einen Abstand von 0,05842 cm besitzt. Die Ebene der Arbeitsfläche 74 ist gegenüber der Ebene der Arbeitsfläche 76 unter einem Winkel von 0° 24 Minuten angeordnet, wie dies in Fig.6 angedeutet ist. Einige weitere Winkelwerte, die sich auf die Einschnitte 86 bzw. die Kerben beziehen, sind in Fig.7 angedeutet.

In Fig.9 ist eine abgewandelte Ausführungsform eines Formeinsatzes 90 dargestellt, welcher für eine Bewegungsrichtung gedacht ist, die der Bewegungsrichtung des Formeinsatzes gemäss Fig.3 und 6 bis 8 entgegengesetzt ist. Der Formeinsatz 90 besitzt eine Arbeitsfläche 92 und eine Schrägfläche 94 sowie einen mit Kerben versehenen Bereich 95 an einer Oberseite 96. Während die Arbeitsfläche 92 zumindest über einen Teil ihrer Länge zunehmend tiefer in den Zwischenraum zwischen den Gewinderollbacken hineinragt,und zwar in der gleichen Weise wie die Arbeitsfläche 48 in Fig.3 und die Arbeitsfläche 74 in Fig. 6 bis 8, ändert sich ihre Höhe bzw. Dicke nicht. Stattdessen ist die Arbeitsfläche 92 in einer im wesentlichen diagonalen Richtung angeordnet, so dass sie sich gegenüber dem Schaft der herzustellenden Klemmschraube fortlaufend

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in radialer Richtung nach innen und in axialer Richtung nach oben bewegt. Das Metall wird somit in einem Rollvorgang unter Verjüngung des Schaftes hochgerollt und dann durch die Schrägfläche 84 und den gekerbten Bereich 95 des Formeinsatzes sowie durch die entsprechenden Flächen bzw. Bereiche 98 und 99 des gegenüberliegenden Formeinsatzes 100, welcher in den Fig.10 bis 12 dargestellt ist, zu dem gewünschten Kragen ausgeformt.

Die Fig.10 bis 12 zeigen den Formvorgang etwa für die Punkte A, B und C des Formeinsatzes 90 gemäss Fig.9 und für die entsprechenden Punkte des Formeinsatzes 100, wobei die zugehörigen Gewinderollbacken zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind. Während der Schaft 102 fortlaufend zwischen den Formeinsätzen 90 und 100 gerollt wird, wird in ihm auf der dem Kopf 106 abgewandten Seite der Klemmscheibe 104 eine ringförmige Nut im wesentlich kegelstumpfförmigen Querschnitt erzeugt.

Die Tiefe der Nut wird so bemessen, dass der minimale Schaftdurchmesser auf keinen Fall kleiner und vorzugsweise grosser als der Kerndurchmesser des in den Fig. 10 bis 12 nicht dargestellten Gewindes ist. Durch die Nut wird somit in dem Schaft 102 kein geschwächter Bereich geschaffen.

Das aus dem Bereich der Nut verdrängte Metall wird fortschreitend zu einem Kragen 108 ausgeformt, und zwar durch die Schrägflächen 94 und 98 sowie durch die geriffelten Bereiche 95 und 99. Wie vorstehend erwähnt, ist der dabei entstehende Kragen 108 in axialer Richtung dünn, so dass aus der gleichen oder einer geringeren Metallmenge ein grösserer Kragen geschaffen werden kann als dies bei den bekannten Verfahren möglich war. Ferner ist die der Klemmscheibe 104 zugewandte Oberfläche des Kragens 108 im wesentlichen senkrecht zur Schaftachse, so

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dass kein Verkeilen oder Klemmen auftreten kann. Dieser Sachverhalt wird aus der vergrösserten Darstellung gemäss Fig.13 deutlich.

1 Im Unterschied zu der Klemmschraube gemäss Fig.l reicht das Gewinde auf dem Schaft 102 der Klemmschraube gemäss Fig.13, wie dies die Fig.14 zeigt, bis in die Nut und zu der Unterseite des Kragens 108. Dies wird erreicht, indem man die Gewinde rollenden Nuten der Gewinderollbacken "stromabwärts" von den Formeinsätzen fortführt. Obwohl der Aussendurchmesser des Gewindeteiles im Bereich der Nut kleiner ist als längs des restlichen Teils des Schaftes, bringen die zusätzlichen, mit einem Gewindeversehenen Teile dennoch eine beträchtliche Haltekraft auf.

Eine weitere Ausführungsform einer Klemmschraube, bei welcher im Bereich der Nut Verstärkungsrippen 110 ausgebildet werden können, zeigt Fig.15. Die gezahnte Arbeitsfläche 112 gestattet bei vorgegebener Festigkeit des Schaftes die Verdrängung einer grösseren Metallmenge bzw. bei gegebenem Volumen der verdrängten Metallmenge eine Erhöhung der Festigkeit des Schaftes. Die Rippen bzw. die gewellte Oberfläche können durch entsprechende Ausbildung der Arbeitsfläche des Formeinsatzes hergestellt werden, beispielsweise mit Hilfe einer gezahnten Arbeitsfläche 112 des Formeinsatzes 114, welcher in Fig.16 gezeigt ist.

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Claims

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Patentansprüche :

Klemmschraube mit einem Kopf und einem Schaft und mit einer unterhalb des Kopfes durch einen angeformten Kragen am Schaft unterlierbar gesicherten Klemmscheibe, dadurch gekennzeichnet , dass der Kragen {18, 108) einen im Vergleich zum Durchmesser des Schaftes (10, 102) grossen Aussendurchmesser und eine relativ flache Oberseite aufweist.
2. Klemmschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

unterhalb des Kragens (18, 108) eine Nut vorgesehen ist, deren Durchmesser mindestens gleich dem Kerndurchmesser des Gewindes (12) ist.
3. Klemmschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (12) in den Bereich der Nut hinein reicht.
4. Klemmschraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Kragens (108) eine Nut mit Verstärkungsrippen (110) vorgesehen ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Klemmschraube nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die Klemmscheibe, welche eine öffnung besitzt, wird auf den noch nicht mit einem Gewinde versehenen Schaft der Klemmschraube aufgeschoben;

b) ein Umfangsbereich des Schaftes, welcher in axialer Richtung einen Abstand von der dem Kopf abgewandten Seite der Klemmscheibe besitzt, wird bei sich drehendem Schaft einem Metall formenden Radialdruck unterworfen, wobei der Bereich

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in axialer Richtung zunehmend in Richtung auf die Klemmscheibe verbreitert wird, um auf diese Weise eine sich zunehmend erweiternde, ringförmige Nut in dem Schaft zu erzeugen und das aus der Nut verdrängte Metall zu einem ringförmigen Kragen auszuformen/ dessen der Klemmscheibe zugewandte Oberseite im wesentlichen in einer zur Schaftachse senkrechten Ebene verläuft, und zwar so lange bis der Aussendurchmesser des Kragens zumindest den kleinsten Querschnitt der Öffnung in der Klemmscheibe übersteigt;

c) auf mindestens einem Teil des Schaftes zwischen dem ringförmigen Kragen und dem dem Kopf abgewandten Ende des Schaftes wird ein durchgehendes Gewinde erzeugt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde durch Rollen des Schaftes zwischen zwei einander gegenüberliegenden Gewinderollbacken erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde bis in den Bereich der Nut unterhalb des Kragens gerollt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestdurchmesser im Bereich der Nut grosser gewählt wird als der Kerndurchmesser des Gewindes.
9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die fertiggestellte Klemmschraube einer Wärmebehandlung unterworfen wird, um sie zu härten.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte c und d im wesentlichen gleichzeitig im Laufe eines einzigen Rollvorganges durchgeführt werden.

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11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte c und d gleichzeitig durchgeführt werden, indem der Schaft zwischen einander gegenüberliegenden Gewinderollbacken gerollt wird, in denen jeweils ein Formeinsatz zum Formen einer ringförmigen Nut und eines Kragens vorgesehen ist.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch bis 11 und zur Herstellung einer Klemmschraube gemäss Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) es ist eine Gewinderollbacke (40, 60, 66) vorgesehen, die eine Arbeitsfläche mit Gewinde rollenden Nuten (42, 62, 68) aufweist und die an einer frei zugänglichen Oberfläche eine Aussparung (64, 66) aufweist, die mit der Arbeitsfläche in Verbindung steht;

b) in der Aussparung (64, 70) ist ein Formeinsatz (46, 72, 9G, 1OO, 114) angeordnet, der bei Einsetzen der Gewinderollbacke (40, 60, 66) in eine Gewinderollmaschine in einer vorgegebenen Lage bezüglich der Gewinderollbacke (40, 60, 66) festlegbar ist und der eine frei zugängliche Oberfläche aufweist, die zumindest im wesentlichen in der Ebene der frei liegenden Oberfläche der Gewinderollbacke (40, 60, 66) liegt; der Formeinsatz (46, 72, 90, 100, 114) besitzt eine riutbildende Arbeitsfläche (48, 74, 92, 112), welche dazu dient, in dem Schaft (10, 102) der Klemmschraube eine Nut zu erzeugen, während gleichzeitig mit Hilfe von Gewinderollbacken ein Gewinde erzeugt wird; die nutformende Arbeitsfläche (48, 74, 92, 112) ist an der Innenseite des Formeinsatzes (46, 72, 90, 100, 114) vorgesehen und besitzt eine äussere Kante, die zunehmend auf einen äusseren Teil des Formeinsatzes zuläuft, wäh-

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rend die nutformende Arbeitsfläche sich gleichzeitig in Richtung der Schaftachse verbreitert, angrenzend an die frei zugängliche Oberfläche des Formeinsatzes ist mindestens eine Aussenflache (5O_f 52, 80, 82, 94, 95) vorgesehen, um das aus der Nut in dem Schaft verdrängte Metall zu einem Kragen (18, 108) an dem Schaft (10, 102) auszuformen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Aussenfläche (50, 52, 80, 82, 94, 95) eine Schrägfläche ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Schrägfläche (54, 86) mit Einschnitten (54, 86) bzw. einer Riffelung (95) versehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die nutformende Arbeitsfläche (112) mit einer Zahnung versehen ist.

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