AT502017B1

AT502017B1 - Herstellung einer dübelverbindung

Info

Publication number: AT502017B1
Application number: AT14562005A
Authority: AT
Inventors: Erwin Ing Thoma; Richard Dipl Ing Thoma
Original assignee: Erwin Ing Thoma
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-01-15
Also published as: WO2007028187A1; AT502017A4

Description

2 AT 502 017B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dübelverbindung für Holzbauteile, insbesondere zur leimfreien Verbindung von Wand-, Dach- und Deckenelementen aus Holz oder leimfreien Holzträgern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. 5 Es ist bekannt, Holzbauteile durch Dübel zu verbinden, wobei es in diesem Zusammenhang möglich ist, einstofflich aufgebaute Wandelemente oder dergleichen herzustellen, das heißt, dass die Verbindung der einzelnen Bauteile untereinander ausschließlich über die reibschlüssige Verbindung der Bauteile mit den Dübeln erfolgt. Beispiele von Wandelementen, die auf diese Weise hergestellt sind, sind in der EP 1 097 032 A oder der EP 1 381 740 A des Anmelders io gegeben. Soll bei der Dübelverbindung kein Leim verwendet werden, wie dies für ökologisch vollwertige Bauelemente gefordert ist, so ist es erforderlich, die entsprechenden Haltekräfte über die reibschlüssige Verbindung zwischen den Dübeln und den Bauteilen herzustellen, aus denen die Bauelemente aufgebaut sind. Dies kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, dass Dübel verwendet werden, die einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als die Bohrung, die 15 zur Aufnahme des Dübels bestimmt ist. Dem Einschlagen bzw. Einpressen von solchen Dübeln sind jedoch Grenzen gesetzt. Eine weitere Möglichkeit der Verbesserung der reibschlüssigen Verbindung besteht darin, dass in die stirnseitigen Enden der Dübel Keile oder dergleichen eingeschlagen werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die reibschlüssige Verbindung in diesem Fall nicht über die gesamte Dübellänge, sondern nur im Bereich der Keile verbessert 20 wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei Oberflächenbearbeitungen, die die Dicke des Bauelementes verringern, gerade die besonders tragfähigen Teile des Dübels entfernt werden, wodurch die Qualität der Verbindung leidet.

Aus "Innovationen in Holz" in "Forum Planen Juni 2003" ist es bekannt, Holzelemente durch 25 Dübelverbindungen herzustellen, wobei die Dübel vor dem Eintreiben in Radialrichtung komprimiert werden. Dabei werden die Dübel durch eine konisch sich verjüngende Öffnung drehend gepresst, so dass die allenfalls vorhandenen Leimrillen weitgehend eingeebnet werden. Mit einem solchen Dübel ist es zwar möglich, den Halt auch bei Feuchtigkeitsänderungen des Bauteils zu verbessern, insgesamt jedoch ist die erzielbare Sicherheit nicht für alle Anwendun-30 gen ausreichend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, das eine besonders feste und dauerhafte Dübelverbindung gewährleistet. Erfindungsgemäß weist ein solches Verfahren folgende Schritte auf: 35

Herstellen mindestens einer Bohrung in den zu verbindenden Bauteilen mit einem vorbestimmten Bohrungsdurchmesser;

Bereitstellen eines Holzdübels mit einem Außendurchmesser, der größer ist als der Bohrungsdurchmesser in den zu verbindenden Bauteilen; 40 - Komprimieren des Holzdübels durch radiale Pressung auf einen Durchmesser, der etwa dem Durchmesser der Bohrung in den zu verbindenden Bauteilen entspricht;

Einbringen des Holzdübels in die Bohrung.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, dass während des Press-45 Vorganges eine definierte Oberflächenstruktur in den Dübel eingepresst wird.

Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Erkenntnis, dass es möglich ist, Holzdübel in trockenem Zustand durch radialen Druck zu komprimieren, so dass diese vorerst ihren Durchmesser nicht oder nur unwesentlich wieder vergrößern. Erst durch den Feuchtig-50 keitsausgleich mit dem umgebenden Bauelement und/oder durch Feuchtigkeitszugabe beim Einbringen versucht sich der Dübel wieder auszudehnen, wodurch die entsprechende reibschlüssige Verbindung hergestellt wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der komprimierte Dübel einen größeren Durchmesser als 55 die Bohrung aufweist und in diese eingepresst wird. 3 AT 502 017 B1

Eine besonders feste und dauerhafte Dübelverbindung kann erreicht werden, wenn der Dübel vor dem Einbringen in die Bohrung vorzugsweise vor dem Komprimieren getrocknet wird, um eine Feuchtedifferenz gegenüber den zu verbindenden Bauteilen zu schaffen. 5 Das Komprimieren des Holzdübels kann beispielsweise durch drei um 120° versetzte Anpressrollen erfolgen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass zumindest drei profilierte Antriebsrollen um den Umfang eines zylindrischen Raumbereiches zur Aufnahme eines Dübels zumindest annähernd gleich angeordnet sind, wobei die Antriebsrollen jeweils um eine Achse drehbar gelagert sind und die Achsen windschief zur - und in einer Normalebene auf - die Achse des io zylindrischen Raumbereiches angeordnet sind.

Die mechanische Verdichtung wird in diesem Falle dadurch erreicht, dass der gefräste Dübel eine Presse durchläuft, in der drei oder mehrere Anpressrollen mit halbkreisförmigem Profil angeordnet sind, wobei die Anpressrollen den Dübel im Durchmesser zusammenpressen. 15 Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest zwei Gruppen von Anpressrollen, vorzugsweise mit je drei Anpressrollen, axial bezüglich des zylindrischen Raumbereiches versetzt und vorzugsweise auch winkelversetzt um die Achse des zylindrischen Raumbereiches angeordnet sind. Dabei wird gleichzeitig mit dem Pressvorgang eine bestimmte Oberflächenstruktur, wie zum Beispiel Querrillen, rasterförmige Erhebungen oder Vertiefungen oder dergleichen, in den 20 Dübel eingepresst.

Das Einbringen des Holzdübels in die Bohrung kann trocken erfolgen. Alternativ dazu ist es auch möglich, zur Verbesserung der Gleitfähigkeit beim Einpressvorgang ein Gleitmittel, zum Beispiel Wasser oder als zusätzliche statische Sicherheit ein Haftmittel, zum Beispiel eine 25 verklebende Flüssigkeit, aufzusprühen. Die Flüssigkeit kann im Sinne eines baubiologisch unbedenklichen Produktes aus lebensmittelechten Zutaten zusammengesetzt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 30 Es zeigen Fig. 1 eine Wandelementverbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Komprimierung eines Dübels.

Um ohne zusätzlichen Leim eine den statischen Anforderungen entsprechende Festigkeit der verdübelten Massivholzbauelemente 1, 2 zu erreichen und zu verbessern, werden die Dübel 3 35 vor dem mechanischen Einpressen in das Schichtholzelement 4 mechanisch verdichtet, so dass sich ihr Durchmesser um 2 bis 20% verringert. Derartige Dübel 3 quellen nach dem Einpressen in die Bohrungen 5, 6 der Massivholzbauelemente 1, 2 stärker als herkömmlich gefräste Holzdübel, auch wenn diese trockener als das Holz der Massivholzbauelemente 1, 2 eingebracht werden. Zusätzlich können die Durchmesser d der Bohrungen 5, 6 kleiner ausgeführt 40 werden, als der Durchmesser D des Dübels 3. Der Unterschied zwischen dem Durchmesser D des Dübels 3 und dem Durchmesser d der Bohrungen 5, 6 kann bis zu 20% des Durchmessers d der Bohrungen 5, 6 betragen. Die Dübel 3 werden maschinell in die im Durchmesser kleiner ausgeführten Bohrungen 5, 6 eingepresst. 45 Es ist bekannt, durch Feuchtedifferenz (technische Vortrocknung der Dübel 3) den Kraftschluss der Dübel 3 zu den umgebenden Holzlagen zu erhöhen. Dieser Effekt kann auch beim erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Dadurch ergibt sich der ökologische, technische und wirtschaftliche Vorteil, dass auf herkömmliche synthetische Einleimungen des Dübels 3 oder auf mechanische Hilfen wir stirnseitiges Verkeilen, etc. verzichtet werden kann. 50

Allenfalls kann zur Verbesserung der Gleitfähigkeit beim Einpressvorgang Wasser, oder als zusätzliche statische Sicherheit auch verklebende Flüssigkeit aufgesprüht werden. Die Zusammensetzung dieser Flüssigkeit kann im Sinne eines baubiologisch unbedenklichen Produktes aus lebensmittelechten Zutaten bestehen. Der vorgepresste Dübel 3 kann aber auch trocken in 55 das Schichtholzelement 4 eingebracht werden.

Claims

4 AT 502 017 B1 Die mechanische Verdichtung kann beispielsweise durch eine in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 10 erreicht werden, welche drei oder mehr Anpressrollen 11, 12 aufweist. Beim vorliegenden Beispiel weist die Vorrichtung 10 zwei Gruppen von Anpressrollen 11,12 auf. Die Anpressrollen jeweils einer Gruppe sind gleichmäßig um den Umfang eines zylindrischen Raumes 13, in 5 welchen der Dübel 3 eingebracht wird, angeordnet, wobei die Anpressrollen 11, 12 um Achsen 11a, 12a drehbar angeordnet sind. Der Radius r des Profils der Anpressrollen 11,12 entspricht dem Radius R des komprimierten Dübels 3. Die Achsen 11a, 12a sind windschief bezüglich der Achse 13a des zylindrischen Raumbereiches und in einer Normalebene auf die Achse 13a des zylindrischen Raumbereiches 13 angeordnet und können durch eine Kraftaufbringvorrichtung io 14 radial zum zylindrischen Raumbereich 13 zugestellt werden. Die Anpressrollen 11,12 einer Gruppe sind um einen Winkel von 120° um den Umfang verteilt angeordnet. Die Anpressrollen 11 der einen Gruppe und die Anpressrollen 12 der zweiten Gruppe sind bezüglich der Achse 13a axial beabstandet und um einen Winkel ß von 60° zuein-15 ander versetzt. Der Dübel 3 wird in Richtung der Achse 13a in den zylindrischen Raumbereich 13 zwischen den Anpressrollen 11, 12 durchgeschoben, durchgezogen oder durch die Anpressrollen weiterbefördert, wobei gleichzeitig durch die Anpressrollen 11, 12 radialer Druck ausgeübt wird. Das 20 Komprimieren kann in einem oder mehreren Komprimierungsschritten erfolgen. Das Resultat des Komprimiervorganges ist ein Dübel 3, dessen Durchmesser D um 2 bis 20% in Bezug auf den Ausgangszustand verringert ist. Der Dübel 3 behält seinen verringerten Querschnitt so lange bei, bis das Holz des Dübels 3 von seiner Umgebung Feuchtigkeit aufnimmt und dadurch aufquillt. Die Feuchtigkeitsaufnahme und das Aufquellen erfolgt nach Einbringen in die Bohrun-25 gen 5, 6. Der Komprimiervorgang des Dübels 3 kann auch durch andere Komprimiervorrichtungen, beispielsweise mechanische, hydraulische oder hydrostatische Pressen, oder dergleichen erfolgen. 30 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer Dübelverbindung für Holzbauteile, insbesondere zur leim- 35 freien Verbindung von Wand-, Dach- und Deckenelementen aus Holz oder leimfreien Holz trägern, mit folgenden Schritten: Herstellen mindestens einer Bohrung (6), in den zu verbindenden Bauteilen (1, 2) mit einem vorbestimmten Bohrungsdurchmesser (d); Bereitstellen eines Holzdübels (3) mit einem Außendurchmesser, der größer ist als 40 der Bohrungsdurchmesser (d) in den zu verbindenden Bauteilen (1, 2); Komprimieren des Holzdübels durch radiale Pressung auf einen Durchmesser (D), der etwa dem Durchmesser (d) der Bohrung (6) in den zu verbindenden Bauteilen entspricht; Einbringen des Holzdübels (3) in die Bohrung (6). 45 dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressvorganges eine definierte Oberflächen struktur, vorzugsweise Querrillen, rasterförmige Erhebungen oder Vertiefungen, in den Dübel (3) eingepresst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der komprimierte Dübel (3) so einen größeren Durchmesser (D) als die Bohrung (6) aufweist und in diese eingepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dübel (3) vor dem Einbringen in die Bohrung (6) vorzugsweise vor dem Komprimieren getrocknet wird. 55 5 AT 502 017 B1
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Komprimieren des Dübels (3) durch zumindest drei um 120° versetzte Anpressrollen (11, 12) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ein bringung des Dübels (3) in die Bohrung (6) dieser mit Gleit- und/oder Haftmittel benetzt oder getränkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dübel (3) io trocken in die Bohrung (6) eingebracht wird.
7. Vorrichtung (10) zur Bearbeitung eines Dübels für die Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung einer Dübelverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei profilierte Anpressrollen (11, 12) um den Umfang ei- 15 nes zylindrischen Raumbereiches (13) zur Aufnahme eines Dübels (3) zumindest annä hernd gleich beabstandet angeordnet sind, wobei die Anpressrollen (11, 12) jeweils um eine Achse (11a, 12a) drehbar gelagert sind und die Achsen (11a, 12a) windschief zur und in einer Normalebene auf die Achse (13a) des zylindrischen Raumbereiches (13) angeordnet sind. 20
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (r) des Profils jeder Anpressrolle (11, 12) dem Radius (R) des komprimierten Dübels (3) entspricht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (11a, 12a) 25 der Anpressrollen (11, 12) durch eine Kraftaufbringvorrichtung (14) radial zum zylindri schen Raumbereich (13) verschiebbar ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gruppen von Anpressrollen (11, 12), vorzugsweise mit je drei Anpressrollen, axial be- 30 züglich des zylindrischen Raumbereiches (13) versetzt und vorzugsweise auch winkelver setzt um die Achse (13a) des zylindrischen Raumbereiches (13) angeordnet sind. 11. Dübelverbindung für Holzbauteile, insbesondere Wand-, Dach- und/oder Deckenelement aus Holz oder leimfreier Holzträger, mit zumindest zwei verbundenen Bauteilen (1, 2), wel- 35 che zumindest eine gemeinsame Bohrung (6) aufweisen, in welche ein Dübel (3) eingesetzt ist, der vor Einbringen in die Bohrung (6) durch radiale Pressung komprimiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Dübel (3) eine definierte Oberflächenstruktur, vorzugsweise Querrillen, rasterförmige Erhebungen oder Vertiefungen eingepresst ist. 40 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 45 50 55