DE3009592A1

DE3009592A1 - Kombinationswerkzeug

Info

Publication number: DE3009592A1
Application number: DE19803009592
Authority: DE
Inventors: George G Dewey; Bernd Seidel
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1980-10-02
Also published as: ES257042U; JPS55131417A; SE8001523L; ATA144580A; BR8001626A; ES257042Y; IT8020379A0; IE49745B1; CA1148338A; NL8001305A; ZA801175B; FR2451791A1; BE882348A; US4218794A; FR2451791B1; AU5596880A; NZ193216A; IE800462L; IT1130307B; DK94180A

Description

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ILLINOIS TOOL VvORKS INC.

Kombinationswerkzeug

Die Erfindung betrifft ein Kombinationswerkzeug zum Löcherbohren und Eindrehen von Befestigungselementen, mit einer Bohrspindel und einer Antriebsmanschette, und steht in Beziehung zu der US-Patentanmeldung 18 382 vom 7. März 1979.

Werkzeuge dieser Art sind in den US-Patentschriften Nr. 3 964 510 und 4 107 800 beschrieben, auf die hiermit hingewiesen werden soll. Gemäß jeder dieser Patentschriften wird

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ein Bohrer in einem Aufspanndorn mittels einer Stellschraube gehalten. Der Aufspanndorn hat einen Schaftteil, der sich von einer Hülse aus erstrecken oder teleskopartig in sie eingesetzt sein kann. Die Hülse hat eine ein Befestigungselement ergreifende Muffe an dem Ende, das dem, von dem sich der Schaft erstreckt, entfernt liegt. Wenn der Schaft in der Vorwärtsposition ist, wird er innerhalb der Hülse gehalten und der Bohrer ist in seiner vorspringenden oder Arbeitsstellung. Wenn der Schaft in seiner rückwärtigen Position ist, ist der Bohrer in die Hülse zurückgezogen und die Muffe ist am weitesten vorne, so daß sie das Befestigungselement ergreifen und antreiben kann.

Diese Kombinationswerkzeuge haben sich als sehr erfolgreich für die meisten Anwendungen hinsichtlich des Bohrens und Antreibens erwiesen. Gewisse Grenzen machen diese Werkzeuge jedoch nicht völlig geeignet für gewisse Anwendungsfälle. Mehr im Speziellen sind diese Werkzeuge nicht gut geeignet zur Benutzung mit einem sehr leistungsfähigen Rotationshammer, der sowohl Rotationsbewegungen als auch Schläge ausüben kann.Wenn die Stellschrauben, die den Bohrer in den vorerwähnten Kombinationswerkzeugen festhalten, den hohen Vibrationen solcher Antriebe ausgesetzt werden, neigen sie dazu, sich loszuvibrieren, unabhängig von dem verwendeten Drehmoment zu ihrem Festziehen.

Ein weiteres Problem mit diesen Werkzeugen tritt mit größeren Bohrgrößen auf, die koinzident mit höherer Kraft angetriebene Werkzeuge für ihren Antrieb und ihre entsprechenden Befestigungselemente verlangen. Für jeden Zentimeter Länge, der dem Bohrer zugefügt wird, müssen etwa 2 Zentimeter dem Werkzeug zugefügt werden, nämlich ein Zentimeter der Hülse und ein Zentimeter dem Schaft, der durch die Hülse hindurch-

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reichen muß. Für große Befestigungselementgrößen bedeutet dieses, daß der Teil des Schaftes, der in dem Antrieb aufgenommen wird, eine wesentliche Distanz von der das Befestigungselement ergreifenden Muffe und sogar noch mehr von der Spitze des Befestigungselementes ausmacht, die in das Material eindringt. Das bedeutet, daß das Werkzeug selbst erhöhten Rotations- und Längsdehnungsmomenten ausgesetzt wird und das Befestigungselement leichter verkanten oder fehlausgerichtet werden kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kombinationswerkzeug zum Lö dierbohren und Eindrehen von Befestigungselementen zu schaffen, das geeignet ist, zusammen mit einem Rotationshammer benutzt zu werden.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein solches Kombinationswerkzeug zu schaffen, bei dem die Verbindungseinrichtungen sich nicht lösen, wenn das Werkzeug Vibrationen unterworfen ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Kombinationswerkzeug zum Löcherbohren und Eindrehen von Befestigungselementen zu schaffen, welches einen relativ kurzen Abstand zwischen dem in den Antrieb eingesetzten Teil und einer Muffe zum Ergreifen eines Befestigungselementes aufweist, wenn die Werkzeuganordnung sich in ihrem Antriebszustand befindet.

Dieses Ziel wird durch ein Kombinationswerkzeug erreicht, wie es in den Ansprüchen definiert und anschließend beschrieben ist.

Das erfindungsgemäße Kombinationswerkzeug umfaßt demnach

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eine einstückige Bohrspindel mit drei Abschnitten, ein einstückiges Anpaßstück und eine Antriebsmanschette. Das Anpaßstück besitzt einen sich verjüngenden Teil, der direkt in die Spannvorrichtung eines Rotationshammers oder eines ähnlichen Antriebswerkzeuges hineinpaßt. Das Anpaßstück weist eine sich in Längsrichtung erstreckende axiale Bohrung auf, die einen Teil der Bohrspindel aufnimmt. Zumindest ein Teil der Bohrung und des entsprechenden Abschnittes der Bohrspindel verjüngen sich, um so eine Friktionsverbindung für den Antrieb zu bilden. Ein anderer Abschnitt der Bohrspindel erstreckt sich über das Ende der Bohrung hinaus und bildet einen Ausstoßabschnitt. Das Anpaßstück besitzt einen äußeren Teil mit einer polygonalen Ausbildung, der von einer ähnlich ausgebildeten Aussparung in der Antriebsmanschette aufgenommen wird. Die Bohrspindel und das Anpaßstück werden in die Spannvorrichtung des Antriebswerkzeuges eingesetzt und es wird damit ein Loch in das Werkstück gebohrt. Dann wird die Antriebsmanschette, die eine gegebenenfalls entfernbare Ausnehmung zum Ergreifen eines Befestigungselementes aufweist, über die Bohrspindel auf das Anpaßstück aufgeschoben, das sie dadurch antreibt. Jetzt kann das Kombinationswerkzeug benutzt werden zum Eintreiben eines selbstschneidenden Befestigungselementes in das gerade gebohrte Loch.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine explodierte,perspektivische Darstellung des Bohrteiles eines erfindungsgemäßen Kombinationswerkzeuges ,

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Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Kombinations-Werkzeuges im Antriebszustand zum Eintreiben eines Befestigungselementes,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Kombinationswerkzeug gem. Fig. 2,

Fig. 4a, 4b drei alternative Ausbildungen des sich und 4c verjüngenden Abschnittes der Bohrspindel und einer sich verjüngenden öffnung dafür und

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kombinationswerkzeuges.

Die Komponenten des Kombinationswerkzeuges, die beim Bohren verwendet werden, sind in Fig. 1 dargestellt. Dort ist eine Bohrspindel 12 und ein Anpaßstück 14 gezeigt. Die Bohrspindel hat drei grundsätzliche Abschnitte, einen ersten ausgekehlten Bohrabschnitt 16, einen zweiten sich verjüngenden Abschnitt 18 und einen dritten Ausstoßabschnitt Bei dieser bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Ausstoßabschnitt am Ende eines im Durchmesser reduzierten zylindrischen Teils 22.

Ein Anpaßstück 14 besitzt einen ersten äußeren Teil 24, der aus nachfolgend noch beschriebenen Gründen eine polygonale Ausbildung aufweist. Das Anpaßstück besitzt einen zweiten äußeren Teil 26, der von dem ersten Teil durch einen Ring-

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flansch 28 getrennt ist. Dieser zweite Teil verjüngt sich in von dem Flansch wegweisender Richtung und kann grundsätzlich kreisförmigen Querschnitt besitzen, so daß dieses Ende des Anpaßstückes grundsätzlich die Form eines Kegelstumpfes besitzt, d.h. konisch ist. Der sich verjüngende Teil 26 ist so ausgebildet, daß er von einer ähnlich ausgebildeten öffnung 30 in einer Spannvorrichtung 32 eines Hammerbohrers oder eines ähnlichen Antriebswerkzeuges aufgenommen werden kann. Die Spannvorrichtung besitzt eine sich radial erstreckende öffnung 34, in die ein Ausstoßkeil 36 einsetzbar ist, um so das Entfernen der Bohrspindel und des Anpaßstückes von der Spannvorrichtung zu unterstützen.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt das Anpaßstück 14 eine sich in Längsrichtung erstreckende axiale Bohrung 38, die zumindest teilweise sich verjüngend verläuft und dort komplementär zu dem sich verjüngenden Abschnitt 18 der Bohrspindel ausgebildet ist und diese somit dort aufnehmen und sich ihr dort anpassen kann. Diese sich verjüngenden Teile bilden eine ausreichend feste Friktionsverbindung für den Antrieb, so daß kein Schlupf bei Belastung auftritt. Der verbleibende Teil der Bohrung ist bei dieser Ausbildung zylindrisch und nimmt den ähnlich ausgebildeten Teil 22 der Bohrspindel auf. Der Ausstoßabschnitt 20 erstreckt sich über die axiale Bohrung 38 hinaus. Wenn der Ausstoßkeil 36 in die öffnung 34 eingesetzt wird, ergreift er zuerst den Ausstoßabschnitt 20, wodurch eine Entfernung der Bohrspindel aus dem Anpaßstück 14 bewirkt wird. Dieses erlaubt einen leichten Austausch einer Bohrspindel für ein Befestigungselement unterschiedlicher Größe, ohne daß dabei das Anpaßstück entfernt oder wieder eingesetzt zu werden braucht.

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Eine weitere Einführung des AusStoßkeils 36 in die öffnung bßwirkt ein Unterbrechen des Friktionseingriffes der Spannvorrichtung mit dem sich verjüngenden äußeren Teil 26, wodurch eine Entfernung des Anpaßstückes aus der Spannvorrichtung erreicht wird.

In Fig. 2 ist auch die Antriebsmanschette 40 gezeigt. Diese Antriebsmanschette besitzt einen ersten Abschnitt 42, der eine innere Aussparung 44 aufweist, welche komplementär zu dem polygonalen Teil 24 des Anpaßstückes 14 ausgebildet i^t. Ein zweiter Abschnitt 46 weist eine Längsbohrung 48 auf, die ausreichende Länge und ausreichenden Durchmesser hat, um sich dem größten ausgekehlten Bohrabschnitt 16 anzupassen, mit dem zusammen er benutzt wird. Ein dritter Abschnitt kann eine entfernbare Muffe 52 umfassen, die eine Ausnehmung 54 aufweist, welche den Kopf einer Selbstschneidschraube 56 ergreifen und antreiben kann.

Die Muffe besitzt einen mit ihr integral ausgebildeten hexagonalen Schaft 58, der von einer ähnlich geformten Ausnehmung im Körper der Antriebsmanschette 40 aufgenommen wird. Der Schaft 58 der Muffe wird in der Ausnehmung mittels einer federbelasteten Kugelanordnung 60 gehalten. Eine identische federbelastete Kugelanordnung 62 wird verwendet, um die Antriebsmanschette 40 auf dem Anpaßstück 14 zu halten. Diese Kugelanordnung ist im größeren Detail in Fig. 3 gezeigt. Ein sich verjüngendes Loch 64 ist in der Wand der Antriebsmanschette im Abschnitt 42 (und im Abschnitt 50) vorgesehen. Der innere oder kleinere Durchmesser des Loches ist geringer als der Durchmesser der Kugel 66. Ein Federstahlstreifen 68 erstreckt sich in einer für ihn vorgesehenen Nut um den Umfang der Antriebsmanschette. Der Federstahlstreifen 68 hat eine halbkugelförmige

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Eindrückung 70, die über die Kugel 66 greift und den Streifen gegen Rotationsbewegungen festhält. Wenn die Manschette über den polygonalen äußeren Teil (hier als hexagonal dargestellt) des Anpaßstückes geschoben wird, kommt eine ebene Fläche des Hexagons in Eingriff mit der Kugel, die sich in die hexagonale Ausnehmung 44 hineinerstreckt, und bewegt sie nach außen gegen die Vorspannung des federnden Streifens Diese Kugelanordnung vergrößert die Reibungskräfte und hält das entsprechende Glied im Eingriff, bis es manuell getrennt wird. Diese Kugelanordnung kann nicht losvibrieren wie eine Stellschraube. Obgleich der den Antrieb übertragende polygonale Teil 24 und seine entsprechende Ausnehmung als hexagonal dargestellt worden sind, versteht sich, daß dieses nur beispielhaft ist und auch andere polygonale Formen mit gleicher Wirksamkeit verwendet werden können.

Beim Betrieb wird das Anpaßstück 14 in die öffnung 30 in der Spannvorrichtung eingesetzt. Eine Bohrspindel von geeigneter Größe für das spezielle Befestigungselement, wie die Schneidschraube 56, wird ausgewählt und in das Anpaßstück eingesetzt. Dann wird ein Loch 72 in das Werkstück 74 eingebohrt. Danach wird die Antriebsmanschette über die Bohrspindel 12 auf das Anpaßstück 14 geschoben, wobei eine Muffe 52 von geeigneter Größe vorher auf die Antriebsmanschette aufgesetzt worden ist. Die Ausnehmung 54 ergreift den Kopf der Schneidschraube 56 und dreht ihn, so daß die Schneidschraube in das Loch 72 eingedreht wird. Eine vergrößerte, nicht dem Antrieb dienende Ausnehmung 55, deren Tiefe gleich der Dicke des Kopfes der Schneidschraube ist, gestattet es, daß der Kopf gegen die Fläche des Werkstückes gelangt, ohne daß dabei die Gefahr eines überdrehens besteht. Wenn das Befestigungselement überdreht würde, würden die Gewindegänge in dem Werkstück abgeschert oder es würde der Kopf

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der Schneidschraube abgedreht. Es ist ersichtlich, daß die Ausnehmung zum Ergreifen des Befestigungselementes relativ nahe an dem Antriebswerkzeug gehalten werden kann, was bei der Verwendung von stärkeren Antriebsvorrichtungen besonders wichtig ist.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen drei mögliche Ausbildungen des sich verjüngenden Abschnittes 18 der Bohrspindel. Fig. 4a zeigt die bereits beschriebene bevorzugte Ausbildung bei der die Verjüngung außerhalb des Anpaßstückes beginnt und der Abschnitt 18a sich kontinuierlich weiterverjüngt bis zu einem Punkt jenseits des Flansches 28a. Fig. 4b zeigt eine alternative Ausführung, bei der die Verjüngung ebenfalls wieder außerhalb des Anpaßstückes beginnt, dann aber kontinuierlich durch den gesamten Ausstoßabschnitt 20b verläuft. Eine dritte Alternative ist in Fig. 4c gezeigt, in der ein zylindrischer Teil sich in das Anpaßstück hineinerstreckt und der sich verjüngende Abschnitt 18c völlig innerhalb des Anpaßstückes 14c liegt.

Eine alternative Ausführungsform, die insbesondere für größere Bohrspindelgrößen geeignet ist, ist in Fig. 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die axiale Bohrung 38' nicht durch die gesamte Länge des Anpaßstückes 14', sondern nur bis zu einer zweiten Ausstoßöffnung 35', die vorgesehen ist, um die Bohrspindel aus dem Anpaßstück zu entfernen. Bei dieser Ausgestaltung kann der dünne zylindrische Teil 22 entfallen, wodurch der größere Durchmesser der Bohrspindel weniger leicht anfällig gegen Bruch wird.

Es versteht sich, daß die Ausbildungen der Bohrspindeln verschiedener Größe, die mit einem besonderen Anpaßstück benutzt werden, standardisiert werden und daß eine Anzahl von Muffen

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für die Befestigungselementköpfe verschiedener Größe vorgesehen werden. Es sei auch bemerkt, daß dieses Werkzeug
auch zum Einsetzen von Befestigungselementen anderer Typen, wie beispielsweise Expansionsbefestigungselementen, benutzt werden kann. Ferner sei erwähnt, daß der Federstahlstreifen 68 auch durch andere Einrichtungen, wie beispielsweise
einen elastomeren Ring, ersetzt werden kann.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Kombinationswerkzeug zum Löcherbohren und Eindrehen von Befestigungselementen, mit einer Bohrspindel und einer Antriebsmanschette, gekennzeichnet durch eine Bohrspindel (12) mit drei Abschnitten (16,18,20), ein einstückiges Anpaßstück (14) und eine Antriebsmanschette (40); wobei die Bohrspindel einen ersten Bohrabschnitt (16), einen sich verjüngenden zweiten Abschnitt (18) und einen dritten Ausstoßabschnitt (20) aufweist, das Anpaßstück (14) einen ersten äußeren Teil (24) mit polygonaler Ausbildung, einen zweiten äußeren Teil (26), der sich verjüngt und in eine entsprechend geformte öffnung (30) einer Spannvorrichtung (32) eines Antriebswerkzeuges paßt, und eine axiale Bohrung (38) aufweist, von der zumindest ein Teil sich komplementär zu dem zweiten Abschnitt (18) der Bohrspindel (12) verjüngt und diesem angepaßt ist, der Bohrabschnitt (16) sich im zusammengesetzten Zustand vom einen Ende der Bohrung

(38) aus erstreckt und der Ausstoßabschnitt (20) sich über das andere Ende der Bohrung (38) derart herauserstreckt, daß er dort mit einem Ausstoßkeil (36) in Eingriff kommen kann; wobei die Antriebsmanschette (40) einen ersten Abschnitt (42) mit einer inneren, dem ersten polygonalen Teil (24) des Anpaßstückes (11) komplementären Aussparung (44) , einen zweiten Abschnitt

(46) mit einer durchgehenden Längsbohrung (48) von zur Aufnahme des Bohrabschnittes (16) ausreichendem Durchmesser und ausreichender Länge und einen dritten Abschnitt (50) mit einer Ausnehmung (54) zum Ergreifen

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eines Befestigungselementes aufweist; wodurch der sich verjüngende zweite Teil (26) des Anpaßstückes (14) in eine komplementäre öffnung (30) einer Spannvorrichtung (32) einsetzbar und davon mittels Reibung antreibbar ist, die Bohrspindel (12) in das Anpaßstück (14) einsetzbar ist, durch das sie mittels Reibung gehalten und durch die anliegenden Verjüngungen derart antreibbar ist, daß ein Loch (72) in ein Werkstück (74) bohrbar ist, und die Antriebsmanschette (40) dann auf das Anpaßstück (14) aufschiebbar ist für das Eindrehen eines selbstschneidenden Befestigungselementes in das Loch (72) des Werkstückes (74) .
2. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (32) eine sich radial erstreckende öffnung (34) aufweist, in die sich im zusammengesetzten Zustand das Ende.des Anpaßstückes (14) dergestalt hineinerstreckt, daß es mit einem in die öffnung (34) einführbaren Ausstoßkeil (36) in Eingriff kommen kann.
3. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (38) in dem Anpaßstück (14) sich durch dessen gesamte Länge erstreckt.
4. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßabschnitt (20) und das Ende des Anpaßstückes (14) dergestalt angeordnet sind, daß beim Einführen des Ausstoßkeils (36) zuerst der Ausstoßabschnitt (20) ergriffen und gelöst und danach das Ende des Anpaßstückes ergriffen und gelöst wird.

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5. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpaßstück (14¹) eine separate, sich radial erstreckende Ausstoßöffnung (35¹) zum Lösen der Bohrspindel (12¹) aufweist.

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