УСТРОЙСТВО УДЕРЖИВАНИЯ И ЗАТЯГИВАНИЯ ВИНТОВ Российский патент 2004 года по МПК F16B23/00 B25B15/00 

Данное изобретение относится к новому устройству удерживания и затягивания винтов, разработанному для обеспечения быстрого и надежного соединения между винтом и отверткой или затягивающим инструментом с исключением, практически, возможности случайного выхода винта из отвертки или затягивающего инструмента, а также для улучшения передачи крутящего момента без приложения дополнительных усилий для поддержания сцепления, что упрощает операции соединения с винтами, в частности, в ходе операций автоматической сборки, выполняемых с помощью электрических винтовертов с регулированием крутящего момента, при применении в промышленных роботах, а также при специальном ручном применении.

Целью данного изобретения является создание головки винта, снабженной пазом, имеющим конусную конфигурацию и круглое поперечное сечение и снабженным одним или несколькими выступами, выступающими в сторону продольной оси винта, причем круглые стенки паза образуют угол конусности относительно продольной оси. Специальная конусная конфигурация паза, выполненного в головке винта в соответствии с наконечником головки отвертки или затягивающего инструмента, обеспечивает значительные преимущества по сравнению с известными из уровня техники устройствами и заключающиеся в следующем: а) гнездо, образованное боковым клиновым действием выступов, позволяет надежно, постепенно повышать давление соединения между винтом и отверткой или затягивающим инструментом; б) более широкая площадь контактной поверхности между головкой винта и наконечником головки отвертки или затягивающего инструмента обеспечивает более равномерное распределение механических усилий и меньший износ головки винта и наконечника головки отвертки или затягивающего инструмента; в) экономия материала, используемого для изготовления винта, по сравнению с известными винтами типа "Филипс" или "Позидрив"; г) обеспечение полной надежности при ввинчивании и отвинчивании винтов без необходимости приложения дополнительных усилий, что предотвращает затягивание с неправильным крутящим моментом; д) более высокая эффективность и более высокий срок службы граней паза пинта, а также отверток и затягивающего инструмента; е) простота выполнения винтовых соединений в труднодоступных местах.

Второй целью данного изобретения является создание наконечника головки отвертки или затягивающего инструмента специальной конфигурации, согласованной с пазом головки винта, согласно данному изобретению.

Другой целью данного изобретения является создание прессующего штампа, имеющего специальную форму, для выполнения холодным способом паза головки винта, а также формовочного штампа для выполнения наконечника головки отвертки или затягивающего инструмента, являющимися предметом данного изобретения.

Как указывалось выше, паз, выполненный в головке винта, имеет круглое поперечное сечение, несколько, предпочтительно между двумя и шестью, выступов, выступающих в сторону продольной оси винта. Поперечное сечение паза постепенно уменьшается вниз по продольной оси винта, так что уменьшается также ширина выступов. Участки паза, расположенные между двумя выступами, имеют круглую форму с заданным углом конусности, причем этот угол остается постоянным независимо от числа и толщины выступов, передние поверхности выступов образуют с продольной осью винта угол, который изменяется в соответствии с номинальным диаметром винта, и боковые поверхности выступов расположены под углом относительно продольной оси винта.

Специальная конфигурация головки винта, согласно данному изобретению, обеспечивает важные преимущества по сравнению с устройствами, согласно уровню техники, и поэтому устройство, согласно данному изобретению, представляет собой специальное новое устройство для случаев применения, в которых требуется надежное соединение между винтом и отверткой или затягивающим инструментом, например в роботизированных технологических установках, или для ручного применения для труднодоступных винтовых соединений.

Заявителем установлено, что устройство удерживания и затягивания винтов, согласно изобретению, не требует от оператора приложения осевых усилий при ввинчивании винта согласно изобретению.

Уровень техники

Обычные винты, известные из уровня техники независимо от формы головки и выполненного в головке углубления для вставления головки отвертки имеют тот недостаток, что винты часто соскакивают, что приводит к потере времени и к повреждению указанных винтов.

Эта проблема становится особенно важной в случае применения в промышленных роботах, поскольку винты и винтоверты устанавливаются автоматическими машинами, так что крайне важным становится простое и надежное соединение между винтом и инструментом.

Ранее предпринимались попытки решить задачи, аналогичные данному изобретению. В частности, в патенте США № 2445525 раскрыто средство соединения между винтом и отверткой, при этом головка винта имеет осевую прорезь с множеством ребер с идентичным поперечным сечением, разделенных треугольными в поперечном сечении пространствами, а головка отвертки соответствует головке винта; прорезь проходит через снабженный резьбой корпус винта и тем самым влияет на механическую прочность и срок службы винта; с другой стороны, не заданы специфические величины углов конусности, в то время как в данном изобретении заданы углы конусности.

В патенте США № 2129440 раскрыто средство соединения между винтом и отверткой, в котором головка винта имеет крестообразную прорезь, имеющую небольшую глубину, с внутренними выпуклыми гранями, причем эта прорезь достаточно широкая и позволяет использовать любой тип отвертки, однако такая конфигурация прорези не обеспечивает возможности простого и надежного соединения между винтом и отверткой.

В патенте США № 2592462 раскрыто средство сцепления между винтом и отверткой, в котором головка винта также имеет достаточно широкую крестообразную прорезь, согласованную с любым типом отверток, и таким образом, не обеспечивает простое и надежное соединение между винтом и отверткой.

Таким образом, ни один из указанных выше патентов не описывает простое и надежное соединение между винтом и отверткой, содержащее головку отвертки, имеющей специальную конфигурацию, точно согласованную с пазом головки винта, как это имеет место в данном изобретении.

Сущность изобретения

Устройство удерживания и затягивания винтов, являющееся предметом данного изобретения, содержит головку винта, снабженную пазом с конической, сужающейся вдоль продольной оси винта конфигурацией, причем паз имеет круглое поперечное сечение с несколькими выступами, предпочтительно между двумя и шестью, и предпочтительно одинакового размера, выступающими в сторону продольной оси винта, поперечное сечение уменьшается постепенно в направлении снабженного резьбой корпуса винта в соответствии с углами конусности круглого поперечного сечения и боковых поверхностей выступов.

На эти выступы паза воздействует затягивающий крутящий момент, передаваемый посредством контакта с ними шлицов отвертки или затягивающего инструмента, для передачи затягивающего крутящего момента; при этом контакт между выступами паза и шлицами обеспечивает значительно большую площадь поверхности контакта, за счет чего механические усилия, воздействующие на головку винта значительно меньше, чем в известных из уровня техники винтах.

Кроме того, благодаря штампованному в головке винта пазу, согласно данному изобретению, обеспечивающему совпадающую конусность контакта, обеспечивается за счет полученного клинового эффекта боковых поверхностей быстрое и надежное соединение между винтом и отверткой или затягивающим инструментом, без необходимости приложения давления в направлении продольной оси винта, что обычно необходимо для известных из уровня техники винтов, и тем самым, благодаря надежности соединения значительно снижается износ винта и головки отвертки или затягивающего инструмента и исключаются ошибки приложения заданного крутящего момента.

Следует отметить, что для головок винта, имеющих паз с четырьмя выступами, наряду со специальными отвертками или затягивающими инструментами, согласно изобретению, можно использовать стандартные крестообразные отвертки типа "Филипс" или "Позидрив", в то время как при другом количестве выступов необходимо использовать отвертку или затягивающий инструмент согласно изобретению.

Заявитель провел соответствующие механические испытания для различного числа выступов, для различных углов α конусности выступов и для различных углов β круглых участков, причем углы соответствовали применяемым на практике глубинам паза головки винта. Кроме того, все указанные выше параметры были соотнесены с различными наружными диаметрами головки винта и с соответствующими номинальными диаметрами винтов.

На основании проведенных заявителем испытаний были установлены предпочтительные величины различных параметров, которые определяют форму паза, согласно данному изобретению, выполненному в головке винта:

а) для пазов, имеющих от двух до пяти выступов, угол α конусности выступов находится в диапазоне углов между 5 и 12,5°, предпочтительно между 7,5 и 11,5°; угол β конусности круглых участков находится в диапазоне углов между 20 и 30°, предпочтительно между 23 и 23,5°; угол А конусности дна паза находится в диапазоне углов между 25 и 35°, предпочтительно между 28 и 29°; угол С, образованный боковыми поверхностями выступов, находится в диапазоне углов между 15 и 35°, предпочтительно между 30 и 30,5°; расстояние D находится в диапазоне длин между 0,5 мм и 7 мм, предпочтительно между 0,65 и 6,5 мм; расстояние d находится в диапазоне величин между 0,8 мм и 9 мм, предпочтительно между 0,9 и 8,2 мм; и расстояние е находится в диапазоне между 0,2 мм и 4 мм, предпочтительно между 0,27 и 4,0 мм.

В любом случае глубина паза не влияет на механическую прочность винта.

Другим предметом данного изобретения является наконечник головки отвертки или затягивающего инструмента, имеющего конфигурацию, соответствующую конфигурации паза головки винта, согласно изобретению. Очевидно, что шлицы в наконечнике головки отвертки или затягивающего инструмента должны соответствовать выступам паза головки винта, а ребра наконечника головки отвертки или затягивающего инструмента должны соответствовать участкам между двумя смежными выступами паза головки винта.

Другим предметом данного изобретения является прессовочный штамп для выполнения паза в головке винта, причем прессовочный штамп определяется конфигурацией паза, выполненного в головке винта, согласно данному изобретению.

Краткое описание чертежей

Для полного понимания признаков данного изобретения ниже приводится описание предпочтительных примеров практического осуществления данного изобретения со ссылками на чертежи, имеющие только иллюстративный, но не ограничивающий изобретение характер, на которых изображено:

фиг.1 - вид сверху паза 1, согласно изобретению, в головке винта для предпочтительного варианта выполнения, содержащего три выступа 2 с соответствующими промежуточными пространствами или круглыми участками 3;

фиг.2-4 - поперечные сечения винта, согласно изобретению, показанного на фиг.1, с углами α, β, А и С конусности;

фиг.5 - наконечник 4 головки отвертки или затягивающего инструмента, соответствующий головке винта, согласно изобретению, показанной на фиг.1;

фиг.6 - два поперечных сечения наконечника 4 головки отвертки или затягивающего инструмента с соответствующими ребрами (5);

фиг.7 и 8 - прессовочный штамп для формирования показанного на фиг.1 паза головки винта;

фиг.9 - вид сверху паза 1, выполненного в головке винта, согласно изобретению, для предпочтительного варианта выполнения, содержащего четыре выступа 2 с соответствующими круглыми участками 3;

фиг.10-12 - поперечные сечения показанной на фиг.9 головки винта, показывающие углы α, β, А и С конусности;

фиг.13 - наконечник 4 головки отвертки или затягивающего инструмента, соответствующий головке винта, согласно изобретению, показанной на фиг.9;

фиг.15 и 16 - прессовочный штамп для формирования показанного на фиг.9 паза головки винта, согласно изобретению.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения

Один предпочтительный вариант выполнения изобретения, показанный на фиг.1-8, относится к случаю, когда паз 1, выполненный в головке винта, содержит три выступа 2. В этом случае, угол α конусности выступов 2 составляет от 7,5 до 7,75°, или от 9,5 до 9,75°, или от 10,5 до 10,75° в зависимости от типа выступов 2; угол β конусности круглых участков находится между 23 и 23,5°; и угол А дна паза составляет от 28 до 29°. Ширина выступа 2 уменьшается в направлении продольной оси винта пропорционально соответствующему затягивающему крутящему моменту в каждой точке радиуса, при этом величина ширины е изменяется от 0,4/0,42 мм до 3,05/3,09 мм в зависимости от соответствующего типа выступа. Угол С находится в диапазоне между 30 и 30,5°. Расстояние D изменяется от 0,65/0,68 до 5,85/5,89 мм в зависимости от соответствующего типа выступа. Диаметр d изменяется от 0,9/0,95 до 8,0/8,1 мм в зависимости от соответствующего типа выступа.

Другой предпочтительный вариант выполнения изобретения, показанный на фиг.9-16, относится к случаю, в котором паз 1, выполненный в головке винта, содержит четыре выступа 2. В этом случае углы α, β, А и С сохраняют те же значения, что и в предшествующем варианте выполнения с тремя выступами. Ширина выступа 2 уменьшается в направлении продольной оси винта пропорционально соответствующему затягивающему крутящему моменту в каждой точке радиуса. Величина ширины е изменяется от 0,35/0,37 мм до 2,7/2,74 мм в зависимости от соответствующего типа выступа. Расстояние D изменяется от 0,7/0,73 до 6,0/6,04 мм в зависимости от соответствующего типа выступа. Диаметр d изменяется от 0,9/0,95 до 8,8/10,0 мм в зависимости от соответствующего типа выступа.

Эти предпочтительные варианты выполнения не ограничивают изготовление и использование устройства винт-отвертка и/или соответствующих согласованных инструментов в тех случаях, когда удобней использовать число выступов менее трех или свыше четырех, если соблюдаются параметры формы, в частности, основные углы конусности, так чтобы устройство могло работать в условиях надежности и механической прочности. В любом случае, устройство согласно изобретению может быть модернизировано с сохранением признаков изобретения, приведенных ниже.

Настоящее изобретение относится к устройству удерживания и затягивания винтов. Устройство удержания и затягивания винтов содержит головку винта, имеющую паз с конусной конфигурацией. Паз имеет глубину менее толщины винта вдоль продольной оси винта и круговое поперечное сечение с несколькими выступами, выступающими в направлении продольной оси, и соответствующее число круговых участков. При этом угол конусности передней поверхности выступов находится в диапазоне величин углов от 5 до 15°. Угол конусности стенок круговых участков, расположенных между двумя смежными выступами, находится в диапазоне величин углов от 20 до 30°. Угол боковых стенок выступов находится в диапазоне величин углов от 15 до 35°. Величины конусности контакта обеспечивают поверхностный клиновой эффект, который приводит к быстрому и надежному соединению между выступами винта и шлицами отвертки или затягивающего инструмента. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство удержания и затягивания винтов, предназначенное для обеспечения быстрого и надежного соединения между головкой винта и наконечником головки отвертки или затягивающего инструмента, при этом устройство содержит головку винта, имеющую паз (1) с конусной конфигурацией, глубиной менее толщины винта вдоль продольной оси винта и имеющий круговое поперечное сечение с несколькими выступами (2), выступающими в направлении продольной оси, и соответствующее число круговых участков (3), отличающееся тем, что угол (α) конусности передней поверхности выступов (2) находится в диапазоне величин углов от 5 до 15°, и что угол (β) конусности стенок круговых участков (3), расположенных между двумя смежными выступами (2), находится в диапазоне величин углов от 20 до 30°, и что угол С боковых стенок выступов (2) находится в диапазоне величин углов от 15 до 35°, так что величины конусности контакта обеспечивают поверхностный клиновой эффект, который приводит к быстрому и надежному соединению между выступами винта и шлицами отвертки или затягивающего инструмента.2. Устройство удержания и затягивания винтов по п.1, отличающееся тем, что подходящий наконечник (4) головки отвертки или затягивающего инструмента согласован с соответствующим пазом (1) головки винта, при этом наконечник (4) головки отвертки или затягивающего инструмента имеет определенную форму и число ребер (5), в соответствии с соответствующим числом выступов (2) паза (1) головки винта.3. Устройство удерживания и затягивания винтов по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что форма паза (1) в головке винта представляет определенную конфигурацию, выполненную с помощью прессовочного штампа для паза в процессе холодного формования.