DE69600494T2

DE69600494T2 - Schraube mit einem trennbaren Schraubenkopf und Schraubwerkzeug für eine solche Schraube

Info

Publication number: DE69600494T2
Application number: DE69600494T
Authority: DE
Inventors: Michel F-41200 Romorantin Andre; Fabienne F-41200 Romorantin Covello; Pascal F-41130 Villedieu Gievres Detable
Original assignee: Etablissements Caillau SAS
Current assignee: Caillau SAS
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1996-01-15
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: EP0723086A1; PL312318A1; TW300277B; BR9600125A; HU9600086D0; EP0723086B1; ATE169726T1; HUP9600086A3; RU2145393C1; HU216400B; DK0723086T3; KR100387145B1; AR000725A1; KR960029031A; CN1136646A; US5624216A; FR2729438B1; HUP9600086A2; DE69600494D1; ES2122765T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraube, welche hintereinander zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende einen ersten polygonalen Kopf, einen Bruchhals, einen zweiten polygonalen Kopf und einen Gewindeschaft aufweist, wobei der Bruchhals einen Durchmesser hat, der kleiner als jener der Köpfe und des Gewindeschafts ist.
Eine Schraube dieser Art ist insbesondere aus dem Patent GB- A-898 026 bekannt. Der Bruchhals kann während des Festziehens gebrochen werden, wenn das Festziehdrehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht hat, der dem minimalen Durchmesser des Halses entspricht. Der zweite Kopf, der dem Schaft am nächsten liegt, bleibt nichtsdestoweniger für die Demontage und möglicher Weise das Wiedereinsetzen der Schraube brauchbar.
Der Bruchhals, d. h. die Trennung des ersten Kopfes von der restlichen Schraube, verhindert jegliches zu starke Festziehen. Ist der erste Kopf abgetrennt, ist keine Möglichkeit vorgesehen ihn zu halten, so daß er einfach auf den Boden fällt. Insbesondere wegen der Gefahr, die dadurch entstehen könnte, ist es unakzeptabel, daß die Schraubenköpfe auf den Boden einer Montagewerkstatt verstreut sind, so daß das Personal ständig die Schraubenköpfe vom Boden aufheben muß. Die Tatsache, daß die Schraubenköpfe auf den Boden fallen, bewirkt demnach eine Störung und eine Verlängerung der Arbeit des Personals.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu beheben, und stellt eine Schraube der oben genannten Art zur Verfügung, die verbessert ist, um die Rückgewinnung des ersten Kopfes nach dem Bruch des Halses zu gewährleisten.
Zu diesem Ziel weist die Schraube unter anderem einen zylindrischen Sitzabschnitt auf, der sich zwischen dem Bruchhals und dem zweiten Kopf befindet und einen Durchmesser hat, der zumindest gleich dem des Bruchhalses und kleiner als der des zweiten Kopfes ist.
Der Durchmesser des zylindrischen Sitzabschnitts ist vorzugsweise größer als jener des Bruchhalses.
Vorzugsweise weist die Schraube einen Absatz auf, der zwischen dem zylindrischen Sitzabschnitt und dem zweiten Kopf angeordnet ist, während das freie Ende des ersten Kopfes einen im wesentlichen kegelstumpfartigen Abschnitt aufweist, der sich zum Bruchhals hin vergrößert.
Weiters betrifft die Erfindung ein Schraubwerkzeug für eine solche Schraube mit einem Schraubansatz und Drehantriebsmitteln. Der Ansatz weist ein Rohr auf, dessen Innendurchmesserabmessungen zur Aufnahme mindestens des ersten Kopfes der Schraube ausgelegt sind, und das ein zur Außenseite des Ansatzes hin offenes Ende und einen Eingriffs-Abschnitt genannten Abschnitt aufweist, der mit dem ersten Kopf der Schraube in Eingriff gelangen kann.
Die bekannten Schraubwerkzeuge verhindern nicht, daß der abgetrennte erste Kopf nach dem Bruch des Schraubenhalses auf den Boden fällt und eine Behinderung für das Personal darstellt. Die Erfindung sucht diesen Nachteil zu beheben.
Zu diesem Zweck enthält das Schraubwerkzeug federnde Mittel, die zwischen dem ersten Ende und dem Eingriffs-Abschnitt des Rohres angeordnet sind, wobei diese federnden Mittel im freien Zustand radial in das Innere des Rohres vorspringen und sich zurückverstellen können, um das Einführen des ersten Kopfes der Schraube bis zum Eingriffs-Abschnitt des Rohres zu gestatten, und mit dem zylindrischen Sitzabschnitt der Schraube zusammenwirken zu können, wenn sich der erste Kopf der letzteren im Eingriffs-Abschnitt befindet.
Weiters enthält das Werkzeug eine Aufnahmekammer und ein Organ zum Öffnen und Schließen dieser Kammer, wobei die letztere an den Eingriffs-Abschnitt anschließt und mindestens den ersten Kopf der getrennten Schraube aufnehmen kann.
Durch diesen Aufbau bleibt nach dem Bruch des Halses der abgetrennte erste Kopf der Schraube mit dem Werkzeug in Eingriff und fällt nicht auf den Boden, da die elastischen Mittel ihn daran hindern, durch das erste Ende des Rohres wieder auszutreten. Das Personal kann, wenn es dies für notwendig hält, die Aufnahmekammer öffnen und sie in einen gewünschten Behälter entleeren.
Die Erfindung mit ihren Vorteilen ergibt sich deutlicher beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer beispielhaften, nicht beschränkenden Ausführungsform.
Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
die Fig. 1, 3, 5 und 7 Teilansichten im Längsschnitt sind, die das erste Ende des Ansatzes des Schraubwerkzeugs und der Schraube gemäß der Erfindung in vier aufeinanderfolgenden Stellungen,
die Fig. 2, 4, 6 und 8 Querschnitte gemäß den Linien II- II,IV-IV,VI-VI und VIII-VIII der Fig. 1, 3, 5 und 7 sind
die Fig. 9 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Schraubwerkzeugs ist, in der die Aufnahmekammer geschlossen ist, und
die Fig. 10 eine teilweise aufgebrochene Ansicht des Werkzeugs gemäß Fig. 9 ist, wobei die Aufnahmekammer in geöffneter Stellung dargestellt ist.
Die Fig. 1 zeigt eine Schraube 10, die ein erstes Ende 10a und ein zweites Ende 10b aufweist, zwischen denen sie aufeinanderfolgend einen ersten polygonalen Kopf 12, einen Bruchhals 14, einen zweiten polygonalen Kopf 16 und einen Gewindeschaft 18 aufweist.
Unter einem polygonalen Kopf wird ein Kopf verstanden, dessen radialer Umfang Facetten aufweist, die mit dem Schraubwerkzeug zusammenarbeiten. Im vorliegenden Beispiel weisen die Schraubköpfe einen sechseckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise besitzen sie den gleichen Durchmesser.
Der Bruchhals ist ein zerbrechlicher Abschnitt, der während des Festziehens der Schraube durch seinen ersten Kopf 12 abgebrochen werden kann, und dessen Durchmesser geringer ist als jener der Köpfe 12 und 16 und des Schaftes 18.
Zwischen dem Bruchhals 14 und dem zweiten Kopf 16 weist die Schraube einen zylindrischen Sitzabschnitt 20 auf, dessen Durchmesser größer als jener des Bruchhalses und kleiner als jener des zweiten Kopfes ist.
Die Funktion dieses zylindrischen Sitzabschnitts wird in der Folge ausführlicher erklärt, wenn die verschiedenen Schritte des Schraubens der Schraube mit Hilfe des Schraubwerkzeugs gemäß der Erfindung beschrieben werden.
Die Schraube 10 weist einen Ansatz 16a auf, der zwischen dem zylindrischen Sitzabschnitt 20 und dem zweiten Kopf 16 angeordnet ist. Tatsächlich ist der Ansatz 16a am dem ersten Ende 10a der Schraube nächsten Ende des Kopfes 16a angebracht. Dagegen weist das freie Ende des ersten Kopfes 12 einen im wesentlichen kegelstumpfartigen Abschnitt auf, der sich zum Bruchhals 14 hin vergrößert.
Tatsächlich ist der erste Kopf 12 der Schraube nach gängiger Art realisiert, d. h. sein freies Ende 12a ist leicht abgeschrägt.
Es wird nun das erfindungsgemäße Schraubwerkzeug beschrieben, mit dessen Hilfe die Schraube 10 durch ihren ersten Kopf 12 eingeschraubt und letzterer zurückgewonnen werden kann, ohne daß er auf den Boden fällt.
Wie in Fig. 9 ersichtlich, weist das Schraubwerkzeug 30 einen Schraubansatz 32 und Drehantriebsmittel 33 auf. Im vorliegenden Beispiel bestehen die Drehantriebsmittel aus mehreren Facetten am Ende 30b des Werkzeuges gegenüber dem Ende 30a, an welchem der Ansatz 32 mündet. Auf diese Weise kann das Ende 30b die Form eines Bohreinsatzes mit polygonalem Querschnitt darstellen, der durch die komplementäre Form mit einem klassischen Drehantriebswerkzeug zusammenarbeiten kann. Tatsächlich kann das Schraubwerkzeug mit beliebigen bekannten Druckantriebsmitteln versehen sein.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, weist der Ansatz 32 ein Rohr 34 auf, dessen Innendurchmesserabmessungen zur Aufnahme mindestens des ersten Kopfes 12 der Schraube ausgelegt sind. Genauer gesagt weist das Rohr ein zur Außenseite des Ansatzes hin offenes erstes Ende 34a auf und enthält, ausgehend von dem ersten Ende, nacheinander einen zylindrischen Abschnitt 44 zur Führung, elastische Mittel 38 und einen Eingriffs-Abschnitt 36, der mit dem ersten Kopf 12 der Schraube in Eingriff gelangen kann.
Der zylindrische Führungsabschnitt 44 weist die Form eines kreisrunden Zylinders auf, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Umkreises des zweiten Kopfes 16 der Schraube entspricht. Der Eingriffsabschnitt 36 ist im wesentlichen prismatisch, mit einer zum ersten Kopf der Schraube komplementären Form, mit dem er zusammenarbeiten kann.
Die in den Figuren dargestellten elastischen Mittel weisen zumindest eine Kugel und ein damit zusammenwirkendes elastisches Element auf. Das Rohr weist zumindest eine radiale Bohrung auf, in welcher die Kugel angeordnet ist.
Tatsächlich sind drei Kugeln 46a, 46b und 46c entsprechend in drei radialen zylindrischen Bohrungen 47a, 47b und 47c angeordnet, wie dies die Querschnitte, z. B. Fig. 2, zeigen. Die radialen Bohrungen durchsetzen das Rohr 34 von einer Seite zur anderen. Ihre inneren Enden 47'a, 47'b und 47'c sind an der Seite des Innenumfanges des Rohres 34 angeordnet und weisen einen kleineren Durchmesser auf als die Kugeln, die sie enthalten.
Im freien Zustand der elastischen Mittel springen die Kugeln 46a, 46b und 46c radial in das Innere des Rohres 34 vor unter dem Einfluß des elastischen Elements 48, das die jeweilige Kugel in Anschlag gegen den Rand des inneren Endes der Bohrung hält, in welcher sie angeordnet ist.
Tatsächlich haben die Bohrungen im großen und ganzen die Form eines Zylinders, dessen Durchmesser zumindest gleich dem der Kugeln ist. Nur ihre inneren Enden sind verengt, um zu verhindern, daß die Kugel in das Innere des Rohres gelangt. Der Durchmesser des inneren Endes der Bohrungen ist nur etwas kleiner als jener der Kugeln, so daß, wenn sie in Anschlag gegen den Rand der inneren Enden unter Einfluß des elastischen Elements sind, sie in das Innere des Rohres vorstehen.
Der Außenumfang des Rohres 34 weist eine Ringnut 50 (in Fig. 4 gut sichtbar) auf, in welche die radialen Bohrungen münden. Das elastische Element 48 ist durch einen aufgeschnittenen Ring gebildet, der in dieser Ringnut angeordnet ist und dessen Durchmesser elastisch vergrößert werden kann, um die Zurückverstellung der Kugeln zu ermöglichen.
Das Rohr 34 ist von einem Stutzen 52 umgeben, der die Kugeln und den aufgeschnittenen Ring schützt. Um die Vergrößerung des Durchmessers dieses Rings zu ermöglichen, weist der Innenumfang des Stutzens eine Ringnut 54 auf, die gegenüber der Nut 50 angebracht ist. Der Stutzen 52 ist mittels einer Schraube 56 fixiert, die die Nuten 54 und 50 durchquert, in den Spalt 49 des aufgeschnittenen Ringes 48 eindringt und auf dem Rohr 34 angeschraubt ist. Die Schraube 56 verhindert also gleichzeitig das Drehen des Rings 48 und hält seinen Spalt 49 außerhalb der radialen Bohrungen, so daß verhindert werden kann, daß die Kugeln aus den Bohrungen austreten.
Das Schraubwerkzeug beinhaltet weiters eine Aufnahmekammer 40 und Mittel 42 zum Öffnen und Schließen der Kammer. Die Aufnahmekammer, deren Anfang in Fig. 1 dargestellt ist, schließt an den Eingriffs-Abschnitt 36 an und kann zumindest einen ersten Kopf einer geteilten Schraube aufnehmen.
Das Rohr 34 erstreckt sich von einem Ende des Schraubwerkzeugs zum anderen. Es weist ein Zwischenstück 34b auf, das zwischen dem Eingriffs-Abschnitt 36 und seinem zweiten Ende 34c angeordnet ist, das mit den oben genannten Drehantriebsmitteln 33 versehen ist.
Die Aufnahmekammer 40 ist im Zwischenstück 34b angebracht, das eine Längsöffnung 58 aufweist. Tatsächlich ist auf dem mit der Öffnung 58 versehenen Teilstück nur ein Teil 59 der Wand des Rohres 34 vorhanden. Dieser Teil 59 bildet eine Wand der Aufnahmekammer 40. Die Aufnahmekammer kann mit Hilfe eines Rings 42 geöffnet oder geschlossen werden, der längs des Rohres 34 zwischen einer ersten Stellung, die in Fig. 9 dargestellt ist, in welcher er die Längsöffnung 58 verschließt, und einer in Fig. 10 dargestellten zweiten Stellung, in welcher er diese Öffnung freigibt, verschiebbar angebracht ist.
Der Ring 42 springt elastisch in seine erste Stellung. Zu diesem Zweck weist ein Abschnitt des Rohres, welcher zwischen der Aufnahmekammer 40 und dem zweiten Ende 34c des Rohres angebracht ist, eine axiale Bohrung 60 auf, in welcher eine Feder 62 angebracht ist. Diese Feder schließt an eine Stange 64 an, die den Ring diametral durchquert und an diesem befestigt ist, wobei sie sich in einem Spalt 66 des Rohres verschieben kann. In der ersten Stellung des Ringes ist die Feder in expandiertem Zustand, so daß der Ring in Anschlag gegen den Stutzen 52 gehalten wird.
Die Fig. 1 bis 8 stellen verschiedene Stufen des Einschraubens der Schraube 10 mit Hilfe des Schraubwerkzeugs 30 dar. In Fig. 1 sieht man, daß der Eingriffs-Abschnitt 36 des Rohres den ersten Kopf 12' einer getrennten Schraube aufweist. In diesem Moment, vor dem Einführen der Schraube 10 bis zum Eingriffs-Abschnitt 36, nehmen die Kugeln 46a, 46b, 46c natürlich ihre Position in freiem Zustand ein, in welchem sie ins Innere des Rohres 34 vorspringen und verhindern, daß der Kopf 12' durch das Ende 34a des Rohres austritt. Fig. 1 zeigt eine Schraube 10 am Beginn ihrer Einführung in das Rohr, wobei sie nur im zylindrischen Führungsabschnitt 44 erfaßt ist.
In der Folge kommt ihr Kopf 12 in Kontakt mit den Kugeln, wenn die Schraube weiter in das Innere des Rohres eingeführt wird, und schiebt sie in radialer Richtung nach außen, d. h. daß er sie dazu bringt, seinem Durchtritt nachzugeben, wobei die Expansion des gespaltenen Ringes 48 hervorgerufen wird. Dabei spielt der im wesentlich kegelstumpfförmige Abschnitt 12a des Kopfes 12 die Rolle einer Rampe, die mit den Kugeln zusammenarbeitet.
Die Ausweich-Position der Kugeln ist in Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei die letztere ein Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 ist, die durch den Bruchhals 14' des getrennten Kopfes 12' verläuft, wobei der gespaltene Ring 48 in expandierter Position sichtbar ist.
Wenn, wie in Fig. 5 dargestellt, der erste Kopf 12 der Schraube in den Eingriffs-Abschnitt 36 des Rohres 34 eindringt, schiebt er den ersten abgetrennten Kopf 12' in den Aufnahmeraum 40. Der axiale Vorschub der Schraube in das Innere des Rohres wird angehalten, wenn der Ansatz 16a des zweiten Kopfes 16 der Schraube in Anschlag gegen die Kugeln kommt. In dieser Position arbeiten die Kugeln mit dem zylindrischen Sitzabschnitt 20 zusammen und man kann nach bekannter Art schrauben, bis der Bruchhals 14 bricht. Während des Schraubens wird der erste Kopf vom Eingriffs-Abschnitt 36 angetrieben, während der zweite Kopf, der in dem Führungsabschnitt 44 eingebracht ist, einfach geführt wird, ohne daß auf ihn irgendeine Schraubtätigkeit ausgeübt wird.
Der zylindrische Sitzabschnitt 20 weist einen Durchmesser auf, der geringer ist als jener der Köpfe der Schraube, wobei die Kugeln während des Schraubens mit diesem Abschnitt 20 unter Vorspringen in das Innere des Rohres zusammenarbeiten können, d. h. daß sie eine Position einnehmen, die dem freien Zustand ähnlich ist, in dem sie den Kopf 12 am Austreten hindern. Dadurch daß der zylindrische Sitzabschnitt 20 einen Durchmesser aufweist, der größer ist als jener des Bruchhalses 14, wird die Schraube genau an der Verbindung dieser zwei Elemente geteilt, d. h. hinter den Kugeln in Richtung zum Einriffs-Abschnitt des Rohres hin.
Die Fig. 7 und 8 zeigen die Situation am Ende des Schraubens, wenn nach dem Bruch des Halses 14 die Schraube 10 ohne ihren ersten Kopf 12, der in dem Rohr 34 zurückbleibt und so die Stelle des Kopfes 12' der Fig. 1 einnimmt, herausgezogen wird. Wenn man aufgrund der Anzahl der abgetrennten Köpfe, die in der Aufnahmekammer 40 vorhanden sind, meint daß die Entleerung dieser Kammer notwendig ist, kann man hierzu den Ring 42 in Richtung seiner zweiten Stellung verschieben, um die Öffnung 58 freizugeben. Dadurch wird die Feder 62 zusammengedrückt, bis die Stange 64 gegen den Rand 66b des Spaltes 66 auf der Seite des hinteren Endes des Rohrs anstößt.

Claims

1. Schraube (10), welche hintereinander zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende (10a, 10b) einen ersten polygonalen Kopf (12), einen Bruchhals (14), einen zweiten polygonalen Kopf (16) und einen Gewindeschaft (18) aufweist, wobei der Bruchhals (14) einen Durchmesser hat, der kleiner als jener der Köpfe (12, 16) und des Gewindeschafts (18) ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen zylindrischen Sitzabschnitt (20) aufweist, der sich zwischen dem Bruchhals (14) und dem zweiten Kopf (16) befindet und einen Durchmesser hat, der zumindest gleich dem des Bruchhalses (14) und kleiner als der des zweiten Kopfes (16) ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Sitzabschnitt (20) einen Durchmesser aufweist, der größer als jener des Bruchhalses (14) ist.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Absatz (16a) aufweist, der zwischen dem zylindrischen Sitzabschnitt (20) und dem zweiten Kopf (16) angeordnet ist, während das freie Ende des ersten Kopfes (12) einen im wesentlichen kegelstumpfartigen Abschnitt (12a) aufweist, der sich zum Bruchhals (14) hin vergrößert.

4. Schraubwerkzeug (30) für eine Schraube (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Schraubansatz (32) und mit Drehantriebsmitteln (33), wobei der Ansatz ein Rohr (34) aufweist, dessen Innendurchmesserabmessungen zur Aufnahme mindestens des ersten Kopfes (12) der Schraube (10) ausgelegt sind, und das ein zur Außenseite des Ansatzes (32) hin offenes erstes Ende (34a) und einen Eingriffs-Abschnitt genannten Abschnitt (36) aufweist, der mit dem ersten Kopf (12) der Schraube in Eingriff gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß es federnde Mittel (38) enthält, die zwischen dem ersten Ende (34a) und dem Eingriffs- Abschnitt (36) des Rohres (34) angeordnet sind, wobei diese federnden Mittel im freien Zustand radial in das Innere des Rohres (34) vorspringen und sich zurückverstellen können, um das Einführen des ersten Kopfes der Schraube bis zum Eingriffs-Abschnitt (36) des Rohres zu gestatten, und mit dem zylindrischen Sitzabschnitt (20) der Schraube (10) zusammenwirken zu können, wenn sich der erste Kopf (12) der letzteren im Ein griffs-Abschnitt befindet, und daß es eine Aufnahmekammer (40) und Mittel (42) zum Öffnen und Schließen dieser Kammer enthält, wobei letztere an den Eingriffs-Abschnitt (36) anschließt und mindestens den ersten Kopf (12) der geteilten Schraube aufnehmen kann.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (34) zwischen seinem ersten Ende (34a) und den federnden Mitteln (38) einen zylindrischen Führungsabschnitt (44) für den zweiten Kopf (16) der Schraube aufweist.

6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (38) mindestens eine Kugel (46a, 46b, 46c) und ein mit letzterer zusammenwirkendes elastisches Element (48) aufweisen, und daß das Rohr mindestens eine radiale Bohrung (47a, 47b, 47c) aufweist, in welcher die Kugel plaziert ist und deren inneres Ende (47'a, 47'b, 47'c), das an der Seite des Innenumfangs des Rohres (34) angeordnet ist, einen kleineren Durchmesser als die Kugel aufweist, wobei das elastische Element im freien Zustand die Kugel in Anschlag gegen den Rand des inneren Endes dieser Bohrung gedrückt hält.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Rohres (34) eine Ringnut (50) aufweist, in welche die radiale Bohrung (47a, 47b, 47c) mündet, und daß das elastische Element (48) durch einen aufgeschnittenen Ring gebildet ist, der in der Ringnut (50) angeordnet ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer (40) in einem Zwischenstück (34b) des Rohres (34) angeordnet ist, das zwischen dem Eingriffs-Abschnitt (36) und dem zweiten Ende (34c) des Rohres liegt und eine Längsöffnung (58) aufweist, und daß die Mittel zum Öffnen und Schließen dieser Kammer einen Ring (42) aufweisen, der längs des Rohres (34) zwischen einer ersten Position, in der er die Längsöffnung (58) verschließt, und einer zweiten Position gleitbar ist, in der er diese Öffnung freigibt, wobei der Ring in seine erste Position hin federnd belastet ist.