УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ И ЗАТЯГИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, НАПРИМЕР ВИНТОВ
DEVICE FOR FIXATION AND TIGHTENING OF THREADED FASTENING ELEMENTS, FOR INSTANCE SCREWS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям машин, а именно к средствам для соединения металлоконструкций, и может быть использовано для крепления и затягивания резьбовых крепежных элементов (винта, болта, шпильки и т.д.) в различных технологических установках при автоматической сборке и сборке деталей машин.
Известен винт и завинчивающий инструмент для такого винта (Патент РФ №2150032, F16B 23/00, БИ №15, 2000 г.).
В головке винта выполнена выемка для сопряжения с кончиком инструмента, предназначенного для завинчивания винта, конфигурация которой в горизонтальной проекции имеет форму звезды с шестью скошенными лучами, боковые стенки выемки расширены наружу и наклонены относительно оси винта под углом между 7 и 15°. Стенки, образующие боковые стороны звезды, представляют собой плоские поверхности пары, которые образуют шесть соответствующих ребер с поперечным сечением в виде равнобедренного треугольника, угол при вершине которого равен, по существу, 90°, а высота равна половине длинны основания упомянутого равнобедренного треугольника. На основании выемки винта выполнен соосный палец. В поверхности винта могут быть выполнены две диаметральные прорези, предназначенные для зацеплений традиционным завинчивающим инструментом.
Известно также средство соединения между винтом и отверткой, при этом головка винта имеет осевую прорезь с множеством ребер с идентичным поперечным сечением, разделенных треугольниками в поперечном сечении пространствами, и головка отвертки соответствует головке винта; прорезь проходит через снабженный резьбой корпус винта (Патент США №2445525, НКИ 411404).
Общим недостатком вышеуказанных изобретений является недостаточная надежность соединения между пазом головки крепежного элемента, например винта, и наконечником затягивающего элемента или отвертки, а также недостаточная четкость фиксации наконечника в пазе крепежного элемента, например винта.
Кроме того, в средстве соединения между витом и отверткой, описанном в вышеуказанном Патенте США, не заданы величины углов конусности, что указывает на нечеткое и недостаточно надежное соединение между винтом и отверткой.
Известно устройство для завинчивания, включающее винт и инструмент для него, причем винт снабжен головкой с верхней поверхностью и шлицом, который имеет первое углубление, сопряженное с верхней поверхностью, и второе углубление, выполненное на дне первого углубления, а инструмент снабжен центральным участком, имеющим форму, дополнительную по отношению ко второму углублению, а в сечении, перпендикулярном оси винта, первому углублению предпочтительно придана форма шестиконечной звезды, тогда как второму углублению и центральному участку инструмента в поперечном сечении придана круглая форма. Это устройство отличается тем, что винт имеет переходную поверхность, расположенную от первого до второго углубления, диаметр которого меньше первого и имеющие одинаковую глубину, под первым углом, а инструмент содержит сопрягающую поверхность, расположенную до центрального участка под вторым углом, причем первый угол больше второго угла, с образованием при вводе инструмента в шлиц пространства между переходной и сопрягающей поверхностью, расширяющегося по направлению к центральному участку (Патент РФ №2262011, 2005 г. F16B 23/00).
Недостатком этого изобретения является сложность конструкции устройства при его изготовлении, в частности при изготовлении углубления шлица в головке винта в форме шестиконечной звезды с закругленными концами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство удержания и затягивания винтов, принятое за прототип и содержащее 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° (Патент РФ №2239105, БИ №30, 2004 г.).
Недостатком этого устройства является также усложнение конструкции и необходимость приложения осевых нагрузок к затягивающему элементу.
Техническим результатом данного изобретения является обеспечение более высокой надежности соединения между пазом головки крепежного элемента, например винта, и наконечником затягивающего элемента, увеличение более четкой фиксации их, срока службы граней паза головки крепежного элемента, например винта и затягивающего элемента или отвертки, а также создание наконечника затягивающего элемента.
Это достигается тем, что в устройстве для крепления и затягивания элементов, например винтов, включающем наконечник, конфигурация которого подобна конфигурации фигурного паза головки крепежного элемента, наконечник выполнен в виде объемного тела, образованного пересечением двух подобных усеченных трехгранных пирамид с образованием в плоскости их пересечения равнобедренной трапеции, причем большие основания усеченных пирамид представляют собой расположенные в одной плоскости подобные друг другу равнобедренные треугольники, вершины которых направлены взаимно в сторону оснований друг друга, соответствующие их высоты расположены на одной прямой, величина угла α при упомянутых вершинах равнобедренных треугольников находится в диапазоне углов от 1° до 45°, при этом меньшие основания усеченных пирамид также расположены в одной плоскости, параллельной плоскости больших оснований, а противоположные боковые грани усеченных пирамид и плоскость пересечения пирамид в виде равнобедренной трапеции расположены в параллельных плоскостях, кроме того, угол β при вершине треугольников параллельных боковых граней усеченных пирамид связан с углом α следующим соотношением:
, где
IB - высота треугольников, образующих противоположные боковые грани усеченных трехгранных пирамид,
ID - высота равнобедренных треугольников, образующих большие основания пирамид.
Интервал IJ, образованный пересечением высот (ID и JH) треугольников, (ADC и GHE соответственно), лежащих в основании пирамид, и положение плоскости LONM (высота IK) зависят от технологических особенностей крепежной детали. (Очевидно, что наконечник для затяжки известного винта М8 и наконечник для затяжки винта М24 будут отличаться именно по вышеуказанным параметрам.)
Выполнение паза головки в виде двух подобных равнобедренных пересекающихся треугольников с общей осью, направленных вершинами взаимно в сторону оснований друг друга, а также выбор угла α в диапазоне углов от 1° до 45° обеспечивает более высокую надежность соединения и прочность сцепления между пазом головки и наконечником затягивающего элемента.
Выполнение наконечника затягивающего элемента с определенным наклоном согласно данному изобретению, который в продольном разрезе представляет собой равнобедренную трапецию, и точное соответствие формы паза головки и наконечника затягивающего элемента с уменьшенной по всей длине, шириной профиля, который вставляется в паз, позволяет использовать затягивающий элемент с удобством, так как выполненные на конус образующие грани наконечника не позволяют перемещаться затягивающему элементу в продольном и поперечном направлениях при приложении к нему крутящего момента как по, так и против часовой стрелке. Причем чем больше приложенный крутящий момент, тем более надежно соединение и более четкая фиксация между пазом головки и наконечником затягивающего элемента. И наоборот, при отсутствии крутящего момента наконечник затягивающего элемента легко удаляется из паза головки крепежного элемента.
Таким образом, определенная конфигурация наконечника затягивающего элемента согласно данному изобретению обеспечивает большие преимущества по сравнению с устройствами согласно уровню техники, и поэтому предлагаемое устройство для крепления и затягивания резьбовых крепежных элементов представляет собой новые средства для соединения металлоконструкций, например для труднодоступных винтовых соединений, или при автоматической сборке деталей машин.
Следовательно, предлагаемое изобретение относится к простому, удобному и надежному соединению между крепежным элементом, например винтом и затягивающим элементом, наконечник которого имеет определенную конфигурацию согласно данному изобретению, точно согласованную с пазом головки крепежного элемента, например винта.
Описание примера практического осуществления данного изобретения иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых представлено:
На фиг.1 изображен общий вид устройства для крепления и затягивания резьбовых крепежных элементов, например винтов.
На фиг.2 - головка винта с пазом.
На фиг.3 - соединение головки винта с наконечником затягивающего элемента без приложения крутящего момента.
На фиг.4 - то же, с приложением крутящего момента.
На фиг.5 - устройство согласно изобретению в изометрии.
Описание конструкции предлагаемого устройства.
Устройство согласно изобретению содержит наконечник затягивающего элемента 3, представляющий собой конфигурацию в виде объемного тела, образованного пересечением двух подобных усеченных трехгранных пирамид 4 и 5 соответственно с образованием в плоскости их пересечения равнобедренной трапеции ONST, в основании которых лежат равнобедренные треугольники ADC и GHE с высотами ID и HJ соответственно, расположенные на одной прямой IJ и направленные вершинами друг к другу. Угол α при вершине треугольника ADC образован при пересечении двух граней AD и DC одного из равнобедренных треугольников ADC. Плоский угол β образован при пересечении двух граней АВ и ВС одной из боковых сторон ALMC усеченной трехгранной пирамиды 4.