专利名称：用于容纳紧固件头部或插入紧固件头部的螺帽的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于容纳或插入要安装的紧固件头部并用来夹持紧固件以及在安装过程中驱动紧固件的螺帽，在此螺帽具有多个在切线方向上相互紧挨着的卡口，这些卡口抗扭转的嵌接在套管状的固定套里面并可以相对于这个固定套在轴向两个终端位置之间移动。
在安装自攻螺钉的时候总是需要相对较长的钻孔时间，在这段时间内会产生不能马上施加相应的较大的顶压力的现象，由于一方面螺栓头部受加工条件的限制存在着较大的误差，另一方面钻尖在工件上打滑，因此螺帽内的螺栓会出现倾翻的危险。特别是在光滑的金属表面上螺栓可能得多次试钻，直到钻尖起作用。才能够将全部压力施加在旋紧设备上，从此时刻才有必需的钻孔压力。
当采用市场上通用的螺帽来安放紧固件，特别是安放自攻螺钉时，在只用一只手的条件下总是出现钻尖打滑的现象，否则会出现紧固件倾翻的危险，因此需要相对较长的钻孔时间。如果只以较小的压力工作，又会大大加大钻尖打滑的危险。
具有权利要求1前序特征的螺帽由US-PS 42 13 355所公知。对于这种螺帽，用单手将紧固件如螺栓夹紧并在安装过程中从一开始就可靠的避免出现紧固件从螺帽中倾翻的危险是不可能的。为了夹紧螺母，对于公知的螺帽必须首先用一只手把住棘轮扳手，用另一只手将定位块旋在螺帽上，直至事先插入两卡口之间的螺母夹紧在卡口里。在先用双手将螺母夹紧之后，才能接着用单手操作。这种公知的螺帽如同钻卡头结构一样，其上也得有一个套管相对于爪持器旋转，以实现夹紧过程。如果要在安装过程中从一开始就可靠地避免出现紧固件从螺帽中倾翻的危险，螺栓的夹紧得很仔细并花费很大的气力才能实现，一种将螺栓或埋头螺钉旋进沉孔的电动螺栓机的工作头由DE-PS847 429所公知。工作头由两个可在传动套管内轴向移动但不能转动的、本身以相对的表面由夹紧面的打开位置向锁紧位置过渡的相互滚压的夹紧卡口，一个安置两个夹紧卡口的容纳螺栓的第一球形前端支座和一个在夹紧卡口背面端部之间当其轴向移动时通过在前端支座上的螺栓引入并通过夹紧接着打开位于第二球形套管上的后端支座所组成。夹紧通过内螺纹实现并在下部的底座位置上打开。当螺栓或类似部件被插入工作头时，螺栓向上顶压第一球与夹紧卡口接触，因此卡口向上移动并通过第二球向上相互张开。同时夹紧卡口与第一球围绕接触点转动，使得夹紧体本身通过围绕螺栓而锁紧。夹紧卡口与螺栓之间的罗纹联接在不危害夹紧过程的情况下允许有一定的误差。但是如果夹紧体内部具有用于紧固件头部夹紧的平面，则平面的夹紧有可能只在完全确定的头部尺寸下实现。在各种受加工条件限制的紧固件头部偏差情况下可能会在紧固件与夹紧体之间由于夹紧卡口的钳形闭合过程而仅仅存在线接触，这种线接触不足以将这种紧固件锁紧，紧固件在钻孔安装过程中不可能不倾翻。
本发明的任务在于，实现权利要求1前序所述形式的螺帽，通过这种螺帽紧固件可以通过简便而可靠的方法而被夹紧，紧固件在安装过程中从螺帽中倾翻的危险从一开始就可以被避免。
按照本发明这个任务这样来解决，卡口在其容纳头部或插进头部的端部位置上在径向上通过头部可以彼此被压开或被压拢并且卡口可以在作用于卡口的轴向力下在另一端部位置方向上通过固定套与卡口之间的相互作用在径向上以强制方式被压拢或被压开，在固定套的内部和/或在卡口外表面设有对于中轴成锐角延伸的滑入面，在此卡口通过轴向顶压进固定套并通过滑入面而可以被相互挤压。
按照本发明的螺帽在紧固过程中卡口是相互平行移动的。因此可以不受紧固件头部尺寸可能出现的误差的影响，使紧固件头部总是在整个头部长度上平面地轴向平行地被夹紧，而且轴向施加力越大就越牢固。如果把紧固件或紧固件钻尖安装在一个底座上时以相应的全部压力施加在旋紧工具上，卡口通过这个轴向作用力移动进卡口固定套里并且在那里由于特殊的形状适宜的结构在径向被强制相互挤压，使得螺栓头部几乎如同在虎钳里一样被牢固夹紧。只要由旋紧工具将全部压力施加在紧固件上，紧固件头部就被牢固夹紧，使得一方面排除紧固件在螺帽里的倾翻，另一方面保证通过牢固的夹紧，使紧固件上的钻尖没有任何滑动地直接顶在所限定的位置上。因此钻孔总是在所期望的位置上。
从一开始就可以将全部压力施加于通过螺栓头部在螺帽里极好地夹紧并由此真正实现钻尖在紧固件上。
在实验中甚至显示出，在需要时也可以采用对工件表面成锐角的钻头和螺栓的旋入，而不产生钻尖打滑。正是通过从一开始就投入全部压力使钻尖立刻直接在所安装的位置上顶进工件。
通过在固定套内部和/或卡口外表面上对于中轴成锐角延伸的滑入面可以实现，卡口可以由于滑入面通过轴向顶压进入固定套而相互挤压，并且已经在一个不太大的轴向力作用下产生一相应大小的径向力施加在紧固件头部，使得紧固件头部在紧固件钻尖安装后立刻被牢固地夹紧。因此通过成锐角延伸的滑入面实现一相应的力传递，由此实现最好的夹紧同时也实现旋紧工具旋转轴与紧固件中轴之间的相应的轴定位。
与此目的有关的是，如果不仅在固定套上而且在卡口上都设有成锐角延伸的滑入面。通过相互对应构成的滑入面能够形成一个相对大面积的接触面并由此形成在卡口轴向顶压进固定套时的最好的力传递。
一种优越的结构在于，卡口在径向上是被弹簧加载的挤压在一起的。因此卡口在其静止位置，即在其没有受到强制挤压而相互紧靠的位置上，当安放紧固件头部时能够被弹性的相互压开。由此使得紧固件头部首先是通过弹簧作用而被夹紧在螺帽中，从而可以没有问题的实现紧固件被安置在对准底板的方向上，因此紧固件仅仅通过卡口的弹性结构也可以足够牢固地被夹紧。为了安装紧固件以及在钻孔过程中才被施加的相应的轴向压力，使滑入面起到支承的作用并使紧固件被强制夹紧在螺帽卡口之间。
进一步建议，构成螺帽的卡口在轴向是由固定套向外弹性加载的。由此可以保证，卡口在旋紧过程结束后总能够又松开并返回其静止位置。
在此一种简便的实施形式是，卡口通过一个嵌入在卡口外表面环槽内的O形圈被弹性地相互挤压。
此外还建议，用来容纳O形圈的环槽设在锐角滑入面区域上，由此能够实现设计非常简单并且有效的结构。通过锐角滑入面而锥形扩展的区域被相应地利用，因为在此处具有相对较厚的材料厚度来构成这样的槽。此外由此还产生另外的优点，嵌入的O形圈正好在所期望的位置上，即在紧固件头部被夹紧在卡口之间的位置上起作用。
卡口为扇形并且相互间共同构成一圆柱状部件，这一结构是有优点的，这样不仅对夹紧而且对螺帽或者说螺帽卡口都可以构成一种旋转的截锥形式，当螺帽在径向上被推进固定套的时候，使所有方向的径向力都作用于卡口，。
为了不出现螺帽在固定套中的自身夹紧以及自身固定安放，采用一种简单的设计结构，在固定套的锐角滑入面与抗扭转地抓卡卡口的部位之间的过渡区域上形成一环槽。由此可以保证，只有固定套的锐角滑入面和卡口的锐角滑入面相互间才是支承的，卡口的锐角滑入面绝不可能到达位于后面的抗扭转地抓卡卡口的部位。
按照一种特殊的结构，卡口共同构成一钵状螺帽形式，在远离卡口容纳紧固件头部的端部上在中间轴方向上的止口构成一对于紧固螺栓头部的挡片，在此头部限制了由卡口所构成的螺帽的轴向移动。在这里其本身仅需要很微小的螺帽与固定套之间的相对调整量，以实现紧固件头部的放入以及在紧固件钻尖安放时对紧固件头部实现最好的夹紧。轴向调整量可能有1-2mm就足够了，使卡口可以一方面具有足够的松开位置，另一方面可以实现良好的夹紧。
另一优点来自微小的轴向可移动量，通过嵌入在卡口外表面上的O形圈在卡口里的装配位置由固定套自身遮盖。这样O形圈就不会脱落。通过紧固螺栓的设置在其自身上得到一个很简单的用于形成螺帽卡口的固定结构，在此除了已给出的优点以外，按照本发明的包括螺帽的装置不会远大于市场上通用的用于紧固件安装和旋紧的螺帽。
为了保证螺帽卡口总能够准确的松开，即螺帽在完成钻孔和夹紧过程后又能返回到静止位置，在此位置螺栓头部可以由螺帽中抽出并在此位置螺帽卡口可以被径向的向外推压，为此，为对卡口轴向弹性加载可以在固定套与螺帽之间安置一围绕紧固螺栓的弹簧，例如盘簧组，螺旋弹簧，弹簧圈或类似元件。这里可以选择一种肯定是很简单的设计结构，本发明的实施例通过下面的图例而被详细阐述。图例为
图1为可放置在旋紧工具里的螺栓附件的纵向视图，在螺栓附件的开口端安置有螺帽；图2为放大了的螺帽的斜视图，并带有可放置在螺帽里的螺栓头部；图3为与图1相同的结构，即装配完成后的装置；图4和图5为螺帽卡口的装配和拆开方法；图6至图8为带有可放置螺帽的螺栓附件的其他实施变化，在此图6为放大图，图7为原比例图，图8为这种螺栓附件部件的拆开状态图。
图1至图5的螺栓附件1具有显而易见的螺帽6，该螺帽用来容纳紧固件头部17并在钻孔和/或攻丝过程中和/或紧固件16的旋紧过程中用来夹紧紧固件头部。螺帽6在图例中是由两个在切线方向上相互分开的卡口4和5所构成，在这里卡口分别由几乎是180°的分段所构成。但是也可以由多于两块的这样的卡口所组成，例如对于六角头部紧固件可以采用三块或六块卡口，各卡口的两个相邻的作用部位或各紧固件头部的作用部位各自把牢。螺帽6被抗扭转的放置在一个套管状固定套3里面，在此抗扭转的固定套在图示中没有直接表示。仅仅在图2中可以看到削平的部位22，该部位与相应的凸台或固定套3的向内部突出来的平面部位相接触。图例并不适合于去辨别，在固定套3与卡口4和5的外壁之间全部具有相应的缝隙，因为卡口4和5在螺帽的前面静止位置能够在径向上相互移动。卡口在一个卡口从固定套中拔出最大距离的终端位置上在径向可相互压开，使紧固件头部17可以被插入。
在箭头23的轴向力作用下，即当紧固件16的钻尖冲击要被钻孔的工件时，卡口4和5在轴向上移动进固定套3，其中卡口4,5通过相应的形状适宜的措施在径向被相互挤压。通过这种轴向移动和径向力作用，被插入的紧固件头部17就像在虎钳中一样被夹紧。当至少在卡口4,5的外表面上形成对中轴成锐角延伸的滑入面13时，形状适宜的起到强制方式相互挤压的措施能够使卡口自身通过轴向顶压相对移动进入固定套3。然而具有优点的是，不仅在固定套3上而且在卡口4,5上都具有成锐角延伸的滑入面12和13。
卡口在径向是弹性加载挤压在一起的，在此这种措施只在卡口的静止位置，即只在由固定套3抽出的终端位置起作用。由于两个卡口4,5本身具有相对微小的移动，通过弹性加载的结构紧固件头部17能够以简单的方式被推进螺帽6。具有优点的结构有环槽20和嵌入在环槽20内的O形圈11，这使得这种弹性加载结构也能够以简单的方式而实现。用来容纳O形圈11的环槽20位于成锐角的滑入面13上，以使O形圈11在螺帽6的装配位置不会丢失并且对外遮盖地固定。
卡口4,5是扇形的，在所示实施例中各为大约180°，并且由此相互构成一整体的圆柱形部件。如果在固定套3上成锐角的滑入面12与用于抗扭转地抓卡卡口的容纳面24之间的过渡面上形成一环槽19，由于加工的原因并且也由于在倾斜的滑入面上可靠的作用方式的原因，这样做是很有意义的。
为了使螺帽6在每次紧固件夹紧过程结束后又可靠的返回到前面的极限位置，即卡口4,5又可以有微小的相互弹性移动的位置，在固定套3内部装有一相应的弹簧10，按照图1至图5的实施例该弹簧由弹簧圈来实现。也可以设想，用盘簧或相应的盘簧组来代替弹簧圈10。在图6和7的实施例中以简单的结构方式设置了螺旋弹簧18，为了实现相应的弹簧行程该弹簧以相应的距离伸入进固定套3上的孔25里面。当然也可以在这种结构中采用相应的盘簧组。重要的是，构成螺帽的卡口4,5在轴向上由固定套3向外弹性加载，以使螺帽6总能够再返回到初始位置。
在图1至图5所示的螺栓附件上具有一适当构成的螺杆，该螺杆可以穿进旋紧工具的驱动部件里面并且可以通过它来夹紧。在所给示例中固定套3旋紧在头部2上，即固定套3是一个向两侧开口的带有相应的中间隔板26的套。卡口4,5在朝着中轴27的方向上具有一止口28，该止口用来作为固定螺栓7头部15的挡片。通过固定螺栓7将螺帽6固定在其在固定套3里面的装配位置上，在此实施例中还装配有隔套9和螺母8，用来实现相应的精确的连接。由此螺栓头部15构成卡口4,5在固定套3里面轴向移动的限位。
在图6至8的实施例中固定螺栓7只旋紧在一相应的螺纹孔29上，在这里可以具有相应的止挡，以防止固定螺栓7的继续旋入。相应的螺帽6的轴向移动必需被可靠地保留。在这种实施例中固定螺栓7在相应的装配或拆开时全部旋出，以使螺帽6的每个卡口4,5能够分离。与此相反在图1至图5的实施例中不需要完全松开，因为弹性固定在一起的卡口4,5在固定螺栓7旋出一定的距离后就可以被分开，可以向图5所示那样被取出。
尽管可以有不同的结构变化，但是总是要求螺帽6由两块或多块卡口所组成，并以相应的轴向压力相互顶压卡口，由此夹紧紧固件头部。在图中螺帽6是以螺栓头部部件表示的。按照螺帽6的结构也可以采用其他的紧固件部件。可以设想这样的螺帽应用于自攻盲铆安装设备上，也可以应用于自攻木螺钉上。
在上面的叙述中螺帽用于外啮合紧固件部件。由此可以想象，这种结构措施同样可以反过来用于内啮合紧固件。但是在这种情况下放置进内啮合紧固件头部的螺帽得由两块或多块卡口组成，这些卡口通过施加相应的轴向力在钻尖冲击时被径向相互顶压，由此实现在外啮合状况下的相同作用。在这种装置中卡口可以用于螺帽的插进或螺帽卡口的径向弹性挤压，以实现轻松的插进。只要旋紧工具的力完全被施加上以后，卡口就被强制的在径向上相互顶压，以使紧固件头部被相应地夹紧。
权利要求
1．一种用于容纳或插入要安装的紧固件头部并用来夹持紧固件以及在安装过程中驱动紧固件的螺帽，在此螺帽(6)具有多个在切线方向上相互紧挨着的卡口(4,5)，这些卡口抗扭转的嵌接在套管状的固定套(3)里面并可以相对于这个固定套(3)在轴向两个终端位置之间移动，其特征为，卡口(4,5)在其容纳头部(17)或插进头部的端部位置上在径向上通过头部可以彼此被压开或压拢并且卡口(4,5)可以在作用于卡口(4,5)的轴向力下在另一端部位置方向上通过固定套(3)与卡口(4,5)之间的相互作用在径向上以强制方式被压拢或被压开，在固定套(3)的内部和/或在卡口(4,5)外表面设有对于中轴成锐角延伸的滑入面(12以及13)，在此卡口(4,5)通过轴向顶压进固定套(3)并通过滑入面(12以及13)而被相对挤压。
2．如权利要求1的螺帽，其特征为，不仅在固定套(3)上而且在卡口(4,5)上都具有成锐角延伸的滑入面(12以及13)。
3．如权利要求1或2的螺帽，其特征为，卡口(4,5)在径向上是被弹簧加载的挤压在一起的。
4．如权利要求1至3的螺帽，其特征为，构成螺帽(6)的卡口(4,5)在轴向是从固定套(3)向外被弹性加载的。
5．如权利要求3的螺帽，其特征为，卡口(4,5)通过一个嵌入在卡口外表面环槽(20)内的O形圈(11)被弹性地相互挤压。
6．如权利要求5的螺帽，其特征为，用来容纳O形圈(11)的环槽(20)成形于锐角滑入面(13)区域上。
7．如权利要求1至6的螺帽，其特征为，卡口(4,5)呈扇形状并且相互间共同构成一圆柱状部件。
8．如权利要求1至7的螺帽，其特征为，在固定套(3)的锐角滑入面(12)与抗扭转地抓卡卡口(4,5)的部位之间的过渡区域上设有一环槽(19)。
9．如权利要求1至8的螺帽，其特征为，卡口(4,5)共同构成一钵状螺帽(6)形式，在远离卡口(4,5)容纳紧固件头部(17)的端部上在中间轴(27)方向上的止口(28)构成一用于紧固螺栓(7)头部(15)的挡片，在此头部(15)限制了由卡口(4,5)所构成的螺帽(6)的轴向移动。
10．如权利要求4至9的螺帽，其特征为，为了对卡口(4,5)轴向弹性加载可以在固定套(3)与螺帽(6)之间安置一围绕紧固螺栓(7)的弹簧(10,18)，例如盘簧组，螺旋弹簧，弹簧圈或类似元件。
全文摘要
在螺栓附件(1)上安置有容纳紧固件头部的螺帽(6)。螺帽(6)由两块卡口(4，5)所组成，卡口抗扭转的嵌接在套管状的固定套(3)里面。卡口可以相对于固定套(3)轴向移动。在卡口的一个终端位置卡口(4，5)可以被径向相互顶压的插入紧固件头部。当施加箭头23所示的轴向力时卡口(4，5)被挤压进固定套(3)，卡口由于成锐角延伸的滑入面(12，13)的作用而在径向被强制相互挤压，使插入的紧固件头部被牢固夹紧。
文档编号B25B13/44GK1237923SQ97199911
公开日1999年12月8日 申请日期1997年11月5日 优先权日1996年12月6日
发明者菲利克斯·沙伊威勒 申请人:Sfs工业控股公司