DE2709873A1

DE2709873A1 - Verfahren zur herstellung von schrauben und hiernach hergestellte schrauben

Info

Publication number: DE2709873A1
Application number: DE19772709873
Authority: DE
Inventors: Nicolas Aeschmann
Original assignee: Ind Property Management S A
Current assignee: Ind Property Management S A
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1977-03-07
Publication date: 1977-09-15
Also published as: CH591921A5; FR2343533A1; JPS52109071A; CH603302A5; CH598908A; CH363976A4

Description

INDUSTRIAL PROPERTY MANAGEMENT SA, GENF / Schweiz

Verfahren zur Herstellung von Schrauben und hiernach hergestellte Schrauben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schrauben mit einem Kopf und einem Gewindeschaft sowie nach einem solchen Verfahren hergestellte Schrauben,

Die übliche Verfahrensweise zur Massenherstellung von Schrauben durch Abdrehen einer Metallstange in einer automatischen Schraubenher Stellungsdrehbank besteht in einer aufeinanderfolgenden Bearbeitung des Gewindeschaftes, Schneiden des Gewindes, Bearbeiten des Schraubenkopfes, Abtrennen der Schraube von der Stange und anschliessendem Einfräs en eines Schlitzes in den Schraubenkopf. Eine solche Arbeitsweise ist jedoch verhältnismässig langwierig und kostspielig. Sie erfordert ausserdem das Abtragen einer verhältnismässig grossen Menge an Metall von einer kalibrierten Stange und das Gewindeschneiden kann, insbesondere bei Gewindeschäften mit geringem Durchmesser, einen

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Bruch des Schaftes in der Schraubenform hervorrufen. Schliesslich können auch nur Schraubenköpfe mit begrenzten Abmessungen hergestellt werden.

Eine andere bekannte Verfahrensweise besteht in der Auftrennung einer Stange« Stauchung jedes Abschnittes zur Formung des Kopfes und des Schaftes und Anbringung des Gewindes durch Walzen oder Pressen. Man erhält auf diese Weise zwar Schrauben mit guten mechanischen Eigenschaften, jedoch die Massgenauigkeit und Endbehandlung ist geringer als jene von gedrehten Schrauben. Auch sind die Abmessungen des Gewindeschaftdurchmessers auf 2,5 mm oder mehr begrenzt. Die Herstellung sgeschwindigkeit ist verhältnismässig hoch und die Schrauben sind geringer im Preis, jedoch erfordert diese Verfahrensweise die Anwendung leistungsfähiger Maschinen, was wiederum hohe Investitionen notwendig macht, die sich nur durch die Herstellung sehr grosser Serien bezahlt machen. Schliesslich sind auch die Formen der Schraubenköpfe, die durch Stauchen hergestellt werden können, auf üblicherweise konische Formen begrenzt.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (FR-PS 996 904), einen Schraubenoder Bolzenkopf an einen zylindrischen Stababschnitt zu schweissen, welcher dann durch Abdrehen kalibriert und schliesslich an einem Ende des Schaftes mit einem Gewinde versehen wird. Diese Verfahrensweise ist jedoch langwierig und kann nur verwendet werden für grosse Schrauben oder Bolzen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (GB-PS 1 087 446) wird ein Schaft an beiden Enden mit einem Gewinde versehen und eine Mutter auf das eine Ende aufgeschraubt und mittels eines Klebemittels fest verbunden. Diese Mutter bildet dann den Schrauben- oder Bolzenkopf. Neben dem Erfordernis,

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hierbei ein besonderes Schraubengewinde für die Mutter vorzusehen, ist auch dieses Verfahren langwierig und die Verankerung des Schraubenkopfes ist nicht sehr zuverlässig.

Ein anderes bekanntes Verfahren dieser Art (US-PS 2 169 460) betrifft die Herstellung einer Hülsenkopf schraube durch Herstellung eines Schaftes, Anbringung eines Gewindes auf einem Teil seiner Länge, Bearbeitung des Endes des gewindelosen Abschnittes des Schaftes, entsprechend einer unrunden Bohrung in einem Schraubenkopf, Einsetzen des bearbeiteten Schaftendes in einen Teil der Kopfbohrung unter Beibehaltung einer Hülse und Vereinigung des Schaftes und des Kopfes. Die gegenseitige Verankerung des Schaftes und des Kopfes begrenzt jedoch diese Arbeitsweise auf Schrauben mit verhältnismässig gross em Durchmesser.

Zweck der Erfindung ist die Vermeidung der vorstehend erwähnten Nachteile und die Schaffung einer Möglichkeit zur Herstellung von Präzisionsschrauben verschiedener Arten, insbesondere Schrauben mit geringem Schaftdurchmesser, und zwar in wirtschaftlicher Weise und hohen Herstellungsgeschwindigkeiten, auch in kleinen oder mittleren Serien und unter Verwendung verhältnismässig einfacher Maschinen.

Hierzu ist ein Verfahren zur Herstellung von Schrauben mit einem Kopf und einem Gewindeschaft erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass in eine lange Stange kontinuierlich ein Schraubengewinde eingearbeitet und ein Gewindeschaft von der Stange abgetrennt wird, dass getrennt davon ein Schraubenkopf hergestellt wird und dass der Schraubenkopf und der Gewindeschaft durch "Vfcrschweissen fest miteinander verbunden werden. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens besteht darin, dass zur Bearbeitung der Stange ein aufgewickelter Draht

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entsprechenden Durchmessers durch eine Richtmaschine zu einer kontinuierlich vorrückenden, geraden Stange ausgerichtet und in diese Stange kontinuierlich mit Druck ein Schraubengewinde eingearbeitet wird.

Eine nach diesem Verfahren hergestellte Schraube ist ihrerseits gekennzeichnet durch einen getrennt hergestellten Schraubenkopf und Gewindeschaft, die durch Verschweissen fest miteinander verbunden sind.

In den beigefügten Zeichnungen sind beispielsweise verschiedene Arten von nach der Erfindung hergestellten Schrauben bzw. deren Teile dargestellt, wobei zeigen :

Fig. 1-3 eine erste Ausführungsform von drei Stadien ihrer Herstellung, Fig» 4-7 eine gleiche Darstellung einer anderen Ausführung,

wobei Fig. 5 ein Schnitt nach V - V in Fig. 4 ist,

Fig. 8-10 eine weitere Ausführungsform, Fig. 11-14 Ausführungen von Schraubenköpfen und Spezialschrauben, Fig. 15-17 eine weitere Ausführungeform und Fig. 18 & 19 eine weitere Ausführungsform während und nach dem Zusammensetzen. Die in Fig. 3 dargestellte Schraube ist wie folgt hergestellt :

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Die Schraubenköpfe 1 (Fig. 1) werden erhalten durch Ausschneiden von Scheiben aus einem Metallband und anschliesSendern Prägen jeder Scheibe zur Herstellung eines Schraubenzieherschlitzes 2 und einer mittleren konischen Ausnehmung 3 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Scheibe. In Abwandlung hierzu, kann ein Metallband auch zunächst geprägt und dann die Schraubenkopfe 1 ausgestanzt werden.

Die mit einem Gewinde versehenen Schraubenschäfte 4 (Fig. 2) werden ebenfalls getrennt hergestellt. Diese Schafte 4 werden erhalten durch Abtrennen einer kontinuierlich mit einem Gewinde versehenen Stange, die vorzugsweise von einer Wicklung eines entsprechend kalibrierten Drahtes gebildet wird, welcher kontinuierlich durch eine Richtmaschine geführt ist. Das Anbringen des Gewindes und das Abtrennen werden gleichzeitig an der kontinuierlich zugeführten, geraden Stange in einer automatischen Drehmaschine mit Drehwerkzeugen ausgeführt. Das Anbringen des Gewindes kann auch unter Druck mittels einer G_ewindewalz-Form erfolgen, wobei das Material noch eine Verfestigung erfährt und besonders stabile Gewinde ohne Abtragen von Material erhalten werden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besitzt ein Ende jedes Gewindeschaftes 4 einen axial heraus stehend en konischen Teil 5, welcher gleichzeitig mit dem Abtrennen von der Stange angearbeitet wird. Das Abtrennen selbst erfolgt durch drehende Schneidwerkzeuge oder auch Walzwerkzeuge am Formaustritt.

Jeder Schraubenkopf 1 wird dann an einem Gewindeschaft 4 angeschweisst und es entsteht eine Schraube, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei gibt elektrisches Punkt schw ei ssen gute Ergebnisse ohne Zusatz irgendeines Schweissmaterials. Das Zusammensetzen und Verschweissen wird,

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wie es dargestellt ist» erleichtert durch die konische Ausnehmung 3 des Kopfes 1 und den konisch herausstehenden Teil 5 des Schaftes 4. Dabei kann der konische Teil 5 etwas spitzer ausgebildet sein als die Ausnehmung 3, um die Kontaktflächen zu verringern und den Strom zu konzentrieren. Diese Anordnung zweier konischer Teile kann auch die Zentrierung des Schraubenkopfes 1 und des Gewindeschaftes 4 erleichtern.

Die erforderliche Zeit zur Vereinigung des Schraubenkopfes und des Gewindeschaftes kann herabgesetzt werden durch Verwendung einer Sc hw ei s s ein richtung, welche gleichzeitig eine Mehrzahl von Schrauben verarbeitet und mit einer automatischen Zuführung ausgestattet ist.

Die weiterhin beschriebenen Ausführungen von Schrauben sind alle in ähnlicher Weise hergestellt.

Die in den Fig. 4 bis 7 dargestellte Schraube besitzt einen Schraubenkopf 11 mit einer Selbstverriegelungswirkung, so dass die Schraube sich nicht durch Vibrationen lösen kann. Der durch Ausstanzen und Prägen hergestellte Schraubenkopf 11 besitzt drei radiale Aussparungen 12, an welchen ein Schraubenzieherwerkzeug angreifen kann. Diese Aussparungen 12 begrenzen untereinander drei Sektoren 13, von denen ein Teil 14 umgebogen ist und einen elastisch verformbaren Zahn bildet, so dass bei in einem Werkstück eingesetzter und festgezogener Schraube diese Zähne in das Werkstück eingreifen und ein Abschrauben der Schrauben verhindern. Eine solche Schraube ist besonders angebracht bei Maschinen oder Fahrzeugen, die Vibrationen ausgesetzt sind. Es entfällt damit die Notwendigkeit zur Verwendung einer blockierenden Unterlegscheibe.

Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, besitzt der Schraubenkopf 13 einen in der Mitte herausstehenden konischen Teil 15, welcher in eine konische

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Ausnehmung 16 in dem Gewindeschaft 17 eingreift und hierbei die Zentrierung erleichtert. Diese Ausnehmung 16 kann in den Gewindeschaft während des Abtrennens eingearbeitet werden.

Fig. 10 zeigt eine Schraube zur Verwendung mit einem Kreuzschraubenzieher, welche aus den/Fig. 8 und 9 dargestellten Teilen hergestellt wird. Jh diesem Fall wird jeder Schraubenkopf 26 mit einer zylindrischen Mittelöffnung 2.7 versehen. Während des Abtrennens des Gewinde schaft es 28 wird ein zylindrischer Axialzapfen 29 angearbeitet durch Abtragen eines Teiles des Schraubengewindes. Vor dem Verschweissen wird die Schraube zusammengesetzt, indem der Zapfen 29 in die Ausnehmung 27 eingreift.

Die Fig. 11 und 12 sind Draufsichten auf tellerartige, elastisch verformbare Schraubenköpfe, welche leicht durch Ausstanzen und Prägen hergestellt werden können. Sie werden dann mit Gewindeschäften verschweisst, wie es vorstehend beschrieben ist, wobei der Gewindeschaft vorzugsweise auf der konkaven Seite des Schraubenkopfes angeordnet wird. Die tellerartigen Schraubenköpfe besitzen eine ausreichende Elastizität, um das Schraubengewinde unter mechanischer Spannung zu halten, wenn die Schraube vollständig eingeschraubt ist. Diese Massnahme verhindert ein selbsttätiges Losschrauben durch Vibrationen. Der Schraubenkopf nach Fig.11.besitzt an seinem Aussenumfang radiale Ausnehmungen 22, welche diese Blockierungswirkung verbessern und aus s er dem zum Ansetzen eines Schraubwerkzeuges dienen. Der Schraubenkopf nach Fig. 12 besitzt nur drei Bohrungen 23 zum Eingreifen eines Schraubwerkzeuges. Bei diesen Ausführungsformen sind keine besonderen Zentrierungsmassnahmen vorgesehen und die flachen Enden der Gewindeschäfte werden unmittelbar mit dem flachen Mittelteil des Schraubenkopfes an der Stelle 24 verschweisst.

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Fig. 13 zeigt eine Schraube mit konischem Kopf zum Einschrauben in ein dünnes Metallblech. Diese Schraube ist auf die beschriebene Weise hergestellt.

Auch selbstschneidende Schrauben können einfach und wirtschaftlich durch das Verfahren hergestellt werden. So besitzt die in Fig. 14 dargestellte Sehraube einen Gewindeschaft 20, welcher hergestellt ist durch Abtrennen einer kontinuierlich auf ihrer gesamten Länge mit einem Schraubengewinde versehenen Stange« wobei das Gewinde dann ebenfalls kontinuierlich mit einer eingearbeiteten Längsnut versehen wird, so dass jeder Gewindeschaft 20 eine etwa in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung oder Auskehlung 21 aufweist« welche die Schneidkanten in dem Gewinde bildet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 15 - 17 besitzt ein geschlitzter« durch Prägen und Ausstanzen hergestellter Schraubenkopf 30 eine zylindrische Ausnehmung 31« die bis zu dem Schraubenzieher schlitz 34 durchgeht. Ein Ende des Gewindeschaftes 32 ist mit einem gewalzten Zapfen 33 mit entsprechenden Abmessungen versehen« welcher beim Abtrennen von einer kontinuierlich mit einem Schraubengewinde versehenen Stange angearbeitet ist. Nach dem Zusammensetzen des Schraubenkopfes 30 und des Gewindeschaftes 32 erfolgt die feste Verbindung durch Verschweissen des Zapfens 33 in der Ausnehmung 31 mittels eines Laserstrahles.

Wie es in den Fig. 18 und 19 dargestellt ist« kann auch eine Unterlegscheibe 42 zwischen einem Schraubenkopf 40 und einem Gewindeschaft 41 angeordnet werden. Diese Unterlegscheibe 42 sitzt frei drehbar auf einer axialen Verlängerung 43« welche an einem Ende des Gewindeschaftee 41 beim Abdrehen angearbeitet ist. Dabei ist nur diese Verlängerung

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an ihrem äusseren Ende mit dem Schraubenkopf 40 verschweisst. Die Unterlegscheibe 42 besitzt eine Mittelöffnung mit einem Durchmesser, welcher sie frei drehbar auf der Schaftverlängerung 43 hält, welcher jedoch geringer ist als der Auseendurchmesser des Gewindes des Schaftes 41, so dass diese Unterlegscheibe an der zusammengesetzten Schraube zwischen dem Schraubenkopf 40 und dem Gewindeschaft 41 gehalten wird und nicht verloren gehen kann.

Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren gestattet auf diese Weise die Herstellung vieler Arten von Schrauben bei einer hohen Produktions geschwindigkeit und unter Verwendung verhältnismässig einfacher Maschinen und ist besonders vorteilhaft anwendbar für kleine Präzisionsschrauben, mit einem dünnen Gewindeschaft von beispielsweise 0,6 mm bis 4 mm Durchmesser. Dabei sind Materialverluste äusserst gering. Die Zeit zur Bearbeitung und zum Zusammensetzen jeder Schraube kann erheblich verkürzt werden. Und das bedeutet eine Herstellung zu herabgesetzten Kosten von normalen und besonderen Schrauben, beispielsweise selbstblockierende, selbstschneidende, solche mit Unterlegscheiben usw. Ein Vorteil der beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass sich das Schraubengewinde rechtwinklig zu dem Schraubenkopf bzw. zu der Unterlegscheibe bei der Ausführungsform nach Fig. 19 erstreckt.

Bei erfindungsgemäss hergestellten Schrauben durchgeführte Versuche haben gezeigt, dass diese Schrauben einen grösseren Spannungswiderstand aufweisen als vergleichbare gedrehte Schrauben. Bei Ueberbeanspruchung findet ein Bruch der Schrauben immer an dem Gewindeschaft statt, während die Verschweissungsstelle stets unbeschädigt bleibt. Andere Versuche haben gezeigt, dass die Dauer der elektrischen Verschweissung in weiten Grenzen schwanken kann, ohne die Haltbarkeit

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der V er s chw eis sung zu beeinträchtigen.

Die Verarbeitung eines gerichteten Drahtes von einer Aufwicklung zu den Gewinde schaft en hat sich als sehr vorteilhaft für Schrauben mit kleinem Durchmesser erwiesen, jedoch können auch andere Zuführungseinrichtungen für stärkere Stangen verwendet werden, insbesondere zur Herstellung von grösseren Schrauben.

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Claims

PATENTANSPR UEC HE

1.) Verfahren zur Herstellung von Schrauben mit einem Kopf und einem Gewindeschaft, dadurch gekennzeichnet, dass in eine lange Stange kontinuierlich ein Schraubengewinde eingearbeitet und ein Gewindeschaft von der Stange abgetrennt wird, dass getrennt davon ein Schraubenkopf hergestellt wird und dass der Schraubenkopf und der Gewindeschaft durch Verschweissen fest miteinander verbunden werden.

2q Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf durch Stanzen oder Prägen hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem Schraubengewinde versehene Stange in eine Mehrzahl von Gewindeschäfte aufgetrennt und getrennt hiervon eine Mehrzahl von Schraubenköpfen hergestellt wird, worauf eine Mittelfläche jedes Schraubenkopfes mit dem Ende eines Schaftes zusammengebracht wird und die Kontaktflächen miteinander verschweisst werden, um Schraubenkopf und Gewindeschaft fest zu vereinigen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung der Stange ein aufgewickelter Draht durch eine Richtmaschine zu einer kontinuierlich vorrückenden, geraden Stange ausgerichtet und in diese Stange kontinuierlich mit Druck ein Schraubengewinde eingearbeitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich vorstehende und vertiefte Flächen an dem Schraubenkopf und an

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ORIGINAL INSPECTED

einem Ende des Gewindeschaftes angearbeitet werden, wobei die Fläche am Schaft während des Abtrennvorganges angearbeitet wird.

6. Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft, hergestellt nach einem Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen getrennt hergestellten Schraubenkopf (l;ll;26;30;40) und Gewindeschaft (4;17;28;20;4l), die durch Verschweissen fest miteinander verbunden sind.

7. Schraube nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen mittels Stanzen und Prägen hergestellten Schraubenkopf (l;ll;26;30;40).

8. Schraube nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Gewindeschaft (4;17;28;20;41) mit einem durch Druck eingearbeiteten Schraubengewinde.

9. Schraube nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch vorstehende Flächen (5;15;29;33;43) und vertiefte Flächen (3;16;27;31;44) an dem Schraubenkopf (l;ll;26;30;40) und an einem Ende des Gewindeschaftes (4;l7;28;20;4l), womit diese ineinander sitzen und verschweisst sind.

10. Schraube nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Schraubenkopf (11) mit elastisch verformbaren Teilen (14), womit die eingeschraubte Schraube sich festklemmt.

11. Schraube nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen tellerartigen, elastisch verformbaren Schraubenkopf mit einem Gewindeschaft auf seiner konkaven Seite.

12. Schraube nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Ausnehmungen

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(22;23) an dem Schraubenkopf zur Erhöhung der elastischen Verformbarkeit und bzw. oder zum Ansetzen eines Schraubwerkzeuges.

13. Schraube nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Unterlegscheibe (42) zwischen Schraubenkopf (40) und Gewindeschaft (41), welche mit einer Mittelöffnung, deren Durchmesser geringer als der äussere Durchmesser des Schaftgewindes ist, frei drehbar auf einer axialen Verlängerung (43) des Gewindeschaftes sitzt, mit deren Ende dieser in einer Bohrung (44) des Schraubenkopfes verschweisst ist.

14. Schraube nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine radial profilierte, axial elastisch zusammendrückbare Unterlegscheibe (42).

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