CN102691709B - 固定系统 - Google Patents

Abstract

一种固定系统，其包括钻头(12)以及具有刀刃(26)和冲击面(24)的套筒形的固定元件(22)，该固定元件这样构成，使得该固定元件在钻孔工作结束之后保留在钻孔中，相反钻头(12)被移除。固定元件(22)通过冲击面(24)能被加载轴向作用的力，并且固定元件(22)具有轴向的设有内螺纹(42)的通孔(34)，钻头(12)穿过该通孔。设置用于内螺纹(42)的单独的螺纹保护器(43)。

Description

固定系统

技术领域

本发明涉及一种固定系统，其包括钻头以及具有刀刃和冲击面的套筒形的固定元件，该固定元件这样构造，使得该固定元件在钻孔工作结束之后保留在钻孔中，相反钻头被移除。固定元件通过冲击面上能被加载轴向作用的力。固定元件具有轴向的设有内螺纹的通孔，钻头穿过该通孔。

背景技术

这样的固定元件由DE 196 20 955 A1已知。这种方式的固定系统允许在工作步骤中形成接纳孔并且将固定元件击入该接纳孔中并且在那儿锚固。按这样的方式明显降低用于安装固定元件的工作消耗。但因为固定元件本身参与钻孔的形成，存在螺纹通过钻削颗粒或通过钻头被损坏的危险。

发明内容

本发明的目的是，按简单的方式改进这种固定系统并且更加无干扰地形成固定系统的安装。

该目的按本发明如下实现，即设置用于内螺纹的单独的螺纹保护器。按这样的方式防止敏感的内螺纹受到损坏，并且在构成固定系统时以及在形成钻孔时不必采取保护螺纹的特别措施。

螺纹保护器例如是塑料套筒。有利的是，螺纹保护器能松开地与固定元件连接并且无干扰地且优选无需工具机地能与螺纹松开。

螺纹保护器可以具有固定结构，借助于该固定结构，该螺纹保护器固定在通孔中。例如该螺纹保护器能在那里夹紧。在一种可能的方案中，构成螺纹保护器的套筒带有预紧力地贴紧在内螺纹上。该套筒可以开缝地构造，以便能更容易地产生预紧力。也可以在套筒的一个端部上设置径向伸出的翼片，所述翼片例如在冲击面上方并且所述翼片产生沿轴向方向的固定。套筒也可以在一个轴向的端部上具有一个或多个夹紧条，所述夹紧条确保在内螺纹中的夹紧。同样可以考虑固定结构的其它适合的结构。

优选螺纹保护器这样构造，使得该螺纹保护器在钻头离开钻孔时也能从固定元件中移除。按这样的方式不需要使螺纹保护器移除的单独的工作步骤。此外确保，该螺纹保护器不会被遗忘在固定元件中。

螺纹保护器也可以通过有韧性的油脂或者蜡的层实现，通过该层来覆盖内螺纹。这种螺纹保护器保留在螺纹中并且材料在旋入螺钉时被从螺纹中挤出。

也可能例如以所述套筒的形式构造螺纹保护器，使得该螺纹保护器保留在螺纹中并且在旋入螺钉时朝下从固定元件中挤出。

固定元件优选在旋转运动方面与钻头解耦，使得该固定元件仅沿轴向方向被驱动。

为了这个目的，钻头可以具有与固定元件的冲击面共同作用的、用于传递轴向力的第二冲击面。这允许不仅轴向而且切向驱动钻头，固定元件的冲击面和钻头的冲击面沿旋转方向相互滑动。

在本发明的一种优选的实施形式中，固定元件的周面在与刀刃的邻接处在横截面方面这样减小，使得在刀刃与周面之间构成后角。已经显示，通过设置后角得到较好的切削结果。

后角特别是在1°与20°之间，优选在3°与8°之间。横截面减小有利地直接在邻接刀刃处开始，特别是相对于在刀刃上的直径减小1.5％至5％，并且优选减小大于或等于0.1mm。

刀刃尤其环形地构造。该刀刃可以完全在一个平面中或者至少局部地偏离该平面。

按本发明的另一优选的实施形式，固定元件的周面具有用于使固定元件在钻孔中固定的固定几何结构。按这样的方式，在负载的情况下施加到固定元件上的力和力矩能较好地导入到基础中。固定几何结构优选直接在构成后角的横截面减小区域的后面开始并且占据固定元件的保留的周面的三分之二以下。但是固定几何结构也可以在固定元件的整个轴向长度上延伸。

也可以采用本身已知的固定几何结构，除了几何构造之外也可采用例如按锥形膨胀套筒原理的膨胀机构。也可以采用化学的锚固物质，例如喷射水泥，以便在固定元件的周面与钻孔的内侧之间实现固定连接。

一种可能的固定几何结构是所谓的Hammer-Twist-Anchor的固定几何结构，例如其在DE 197 43 027 A1中显示的那样。这样的螺旋的固定几何结构也在基础材料中产生螺旋的侧凹部，这导致良好的固定。这种几何结构有利地能与环形的刀刃和如上所述的后角相结合。

在本发明的另一种优选的实施形式中设置中间件，该中间件沿轴向邻接于固定元件的冲击面地设置并且能与固定元件分离。优选中间件这样设置，使得该中间件与钻头一起与固定元件分离并且从完成的钻孔中抽出。

中间件优选具有轴向处于前面的和轴向处于后面的冲击面，通过所述冲击面，轴向力从钻头或钻机的驱动装置传递到固定元件上。

中间件和固定元件能关于旋转运动解耦或沿周边方向连接，使得允许用于在各构件之间传递转矩的转矩支持，用以防止固定元件旋转。

在采用中间件时，螺纹保护器优选固定在中间件上，使得该螺纹保护器能简单地与该中间件一起被移除。

为了钻削颗粒和钻削粉末从钻孔中移除，有利地设置由通孔出发的废料排出口，所述废料排出口设置在固定元件和/或中间件中。废料排出口能以径向孔的形式实现。

钻头优选具有钻尖，该钻尖相对于固定元件沿轴向伸出，使得钻头产生先导孔，钻尖有利地专门和基础相适应。

钻尖或者可以与钻头固定地连接并且在制成钻孔之后与该钻头一起被移除，但是也可能的是，钻尖与钻头可拆地构造，例如通过轴向拉力可拆，使得该钻尖保留在钻孔中。这种结构例如在DE 196 20 955A1中描述。

按另一种优选的实施形式，钻头在杆区域中具有冲击解耦装置和/或冲击缓冲装置。这可以在钻头用于有韧性的基础例如木材时对于钻尖的使用寿命来说是有利的，因为没有冲击能量导入到钻尖上。

冲击解耦装置例如可以集成到钻杆中，其中，该钻杆局部弹性地构造，或者缓冲元件能以单独的弹性的构件的形式设置在钻尖的前面。在两种情况下由驱动器不仅提供以轴向脉冲形式的轴向力而且提供以连续的旋转运动形式的或者以切向冲击形式的旋转力。但是通过弹性部段或者缓冲元件减弱轴向脉冲，使得钻尖基本上实现旋转运动，但是没有沿轴向方向的脉冲运动。

附图说明

下面参考附图借助于多个实施例详细解释本发明。其中：

图1显示按第一实施形式的本发明的固定系统的示意的剖视图；

图2显示图1的固定系统的固定元件的示意的剖视图，该固定元件插入到钻孔中；

图3至6显示按本发明的固定系统的螺纹保护器的各方案的示意的透视图；

图7显示按本发明的固定系统的中间件的示意的剖视图；

图8显示图7的中间件的示意的横截面图；

图9至11显示本发明固定系统的固定元件的刀刃的示意透视图；

图12显示按第二实施形式的按本发明的固定系统的固定元件的示意的剖视图；

图13显示沿图12的线XIII-XIII的示意的剖视图；

图14显示按第二实施形式的按本发明的固定系统的钻头的示意的透视图；

图15显示按第三实施形式的按本发明的固定系统的示意的部分剖开的透视图。

具体实施方式

图1显示具有钻头12的固定系统10，该钻头具有钻杆14和钻尖16。在钻杆14上在上面的部段中构成径向伸出的肩部18，该肩部具有朝向钻尖16的基本上水平的冲击面20。

固定元件22设置在冲击面20的下方，该固定元件构成套筒形的并且同心地包围钻杆14，该固定元件具有基本上水平地构成的冲击面24，该冲击面面向肩部18的冲击面20。两个冲击面都具有垂直于轴向方向A最大3°的偏差。

在远离冲击面24的轴向端部上，固定元件22具有尽可能尖锐的刀刃26。在刀刃26上径向朝内邻接分解基础材料的前面的分解面27。

固定元件22在此由这样的材料构成，在这样的材料中，至少冲击面24、分界面27以及刀刃26至少点状地比基础46更硬和/或更有韧性。优选合金钢用作为原料，该合金钢是可硬化的并且在分解混凝土时至少在分解面27的区域中实现大于45HRC的硬度。

刀刃26环形地构成，但整个刀刃26不是必须位于一个平面中。图9至11显示刀刃26的示例。这些刀刃用附图标记26a至26c表示。当然也可以采用所有其它适合的形状。

在冲击面20、钻头12的肩部18和固定元件22的冲击面24之间设置套筒形的中间件28，该中间件在图7和8中详细描述。中间件28具有轴向位于上方的冲击面30和轴向位于下方的冲击面32，位于上方的冲击面30与钻头12的冲击面20共同作用并且位于下方的冲击面32与固定元件22的冲击面24共同作用。

固定元件22具有中央的通孔34，该通孔与中间件28的中央的通孔36对准。中间件28具有两个径向的废料排出口40，所述废料排出口与通孔36处于连通并且用于排出钻削颗粒和钻削粉末。废料排出口40设置在固定元件22的附近，以便使得钻削颗粒的路程减少到最低。

不仅可以在中间件28中而且也可以在固定元件22中设置废料排出口40。

具有冲击面32的轴向处于下方的边缘具有沿轴向方向伸出的结构41，用于与固定元件22传递转矩地耦联。

相反，与钻头12的冲击面20共同作用的冲击面30平坦地构成，使得由钻头12仅传递轴向的力，但不传递切向的力。

中间件28能构成为松动的、单独的构件或者也能与钻头12连接。

对于在中间件与固定元件22之间的冲击面24、30，理想的也是<＝3°的角度。

中间件28的横截面选择成稍微小于固定元件22的横截面，在此至少小0.2mm或者固定元件22的直径的1.5％～5％。

中间件28由比固定元件22的材料更硬的和/更有韧性的材料构成。在此合金钢用作为原料，该合金钢是可硬化的并且在分解混凝土时至少在冲击面30、32的区域中实现大于48HRC的硬度。

钻尖16沿轴向方向A由固定元件22的刀刃26伸出一段。钻尖16相对于固定元件22的刀刃26具有的伸出量在此大约等于固定元件22的直径与钻孔直径的差。该伸出量也可以选择成较大的。

固定元件22构成与钻头12和中间件28可松开，并且具有在图中未描述的内螺纹42。

内螺纹42通过螺纹保护器43遮盖。

图3至6显示螺纹保护器43的结构的例子。

图3显示带有由塑料成型的套筒48的螺纹保护器43a，该套筒具有连贯的作为固定结构50的纵向缝隙，使得套筒48在预紧的情况下能贴紧到内螺纹42上。在套筒48的轴向处于上方的端部上形成两个沿径向方向伸出的作为另外的固定结构52的翼片，所述翼片位于冲击面24的上方并且用于将螺纹保护器43a固定在中间件28上或钻头12的肩部18上。

在图4中描述更简单构造的螺纹保护器43b。仅设置一个开缝的套筒48，该套筒仅在固定元件22长度的大约三分之二上延伸。螺纹保护器43b例如能这样构造，使得该螺纹保护器在螺钉旋拧到内螺纹42中时被向下从螺纹中压出。

在图5显示的螺纹保护器的方案43c中，同样设有缝隙的套筒48在轴向处于上方的端部上径向向内弯折，以产生固定结构52。

最后图6显示作为最后的例子的螺纹保护器43d，其中，在套筒48的上端部上，多个径向略微朝外伸出的环形的夹紧肋构成为固定结构52，例如所述夹紧肋大致由传统的橡皮塞已知。此外可以设置纵向缝隙。但是螺纹保护器43a至43d的显示的方式的每一种也可以没有构造纵向缝隙。

当然螺纹保护器43也可以按每种其它的适合的方式实现。在没有直接显示螺纹保护器43的其它描述的实施形式中也可以采用如所描述的这种螺纹保护器43。

为了将固定元件22装配到钻孔中，固定系统10与未描述的驱动器例如钻机连接。为了与驱动器连接，钻头12具有工具接纳部64。通过驱动器以轴向的以及切向的脉冲或者旋转运动来驱动钻头12。钻尖16在基础46中钻出先导孔44，该先导孔通过固定元件22或者说该固定元件的刀刃26和分解面27扩宽。如果钻孔达到期望的深度，那么钻头12包括中间件28在内抽回，固定元件22保留在钻孔中。

螺纹保护器43或者这样构造，使得该螺纹保护器在固定元件22安装之后能朝上离开钻孔，例如方式为：该螺纹保护器随着钻头12或中间件28的离开而自动地拔出；或者该螺纹保护器这样构造，使得该螺纹保护器在螺钉旋拧到内螺纹12中时被朝下压入到先导孔44中；或者例如构造为有韧性的油脂或者蜡，使得在螺钉旋拧时，该螺纹保护器从内螺纹42中挤出。

现在固定元件22的内螺纹42能用于将需要固定的物体锚固在钻孔中。固定元件22能将按通常的楔子的数量级的负载导入基础46中。

各个单独的实施形式的所有的特征和方案可以彼此组合并且在技术人员的认识中可以自由地相互替换。

图12显示固定元件222的第二实施形式。

在这种情况中没有设置中间件，并且废料排出口40在固定元件222本身的轴向处于上方的区域中构造。

轴向处于下方的端部这样构造，使得直接紧接环形刀刃226之后，固定元件22的外横截面减小。因此实现后角α，该后角相对于固定元件222的周面255大致为1°至20°并且有利地在3°与8°之间。这种横截面减小使得固定元件222的横截面减少了0.1mm以上、理想的情况是相对于固定元件222的中间部段减少1.5％至5％。后角的长度在几何上由横截面减小量以及周面255相对于轴向方向A倾斜的角度得到，但是该长度可以直至固定元件222的轴向长度的三分之一。

径向向内邻接到刀刃246上的、分解基础材料的、前面的分解面227相对于固定元件222的周面255成一定角度地定向，该角度可以在10°与120°之间，该角度有利地在20°与80°之间。

冲击面24基本上水平地构成，如在第一实施例中那样，其中角偏差可以直至3°，通过该冲击面，固定元件222与钻头12的冲击面20接触。

在此，固定元件222的周面255的横截面是圆形的且同心地绕通孔34地设置。但是也可以实现不是圆形的横截面，例如正方形的横截面。横截面例如可以在固定元件的轴向长度上变化(例如见图15)。在此可以考虑周面的这样的形状，在所述形状中，例如正方形的横截面沿轴向分别错开一定的角度。例如可以利用这样的横截面形状以通过固定元件实现转矩支持。

在此显示的固定元件222设定成，在完全安装之后还伸出基础46的上棱边。因此，废料排出口40设置在固定元件222本身中。在第一实施形式中描述的固定元件22在安装之后设置在基础46的表面的下方，在与之类似的固定元件中优选插入单独的中间件28，在该中间件中设置废料排出口40。

为了在负载的情况下力和力矩能较好地导入到基础46中，固定元件222在此在其周面255的区域中具有固定几何结构。

固定几何结构可以在固定元件222的整个轴向长度上延伸或者仅在该轴向长度的一部分上延伸。

在图12中描述的情况中，固定几何结构以膨胀套筒258的形式实现，该膨胀套筒套到固定元件222的一个区域上，在该区域中，周面255基本上具有保持相同的外径。通过周面255和刀刃226构成的后角α没有被膨胀套筒258覆盖或者仅被覆盖一小部分。

在例如固定元件222具有锥形膨胀套筒的情况中，后角α是有利的，该后角与圆锥张角的一半相等。在这样的情况中，锥形的周面255具有两种功能，即实现后角α用于较好地加工基础46以及实现膨胀元件用于将固定元件222较好地锚固在基础46中。

仅当固定元件222固定在基础46中的钻孔内时，通过逆向于打孔方向地轴向加载固定元件222，通过随后在固定元件222与膨胀套筒258之间产生的相对运动来撑开该膨胀套筒，固定元件222由此被楔紧在钻孔中。

但是固定几何结构也可以通过所有其它机械的和化学的锚固措施实现。例如可能结合描述的膨胀套筒原理，可以采用喷射水泥。例如在图15中显示的，固定元件322的外周面355可以设有螺旋形的固定几何结构。在这种情况中，单独的膨胀套筒是不必要的，因为通过在基础材料中产生螺旋形的侧凹部实现固定元件322的可靠的固定。

在采用旋转的钻头时不仅在中间件28中而且在固定元件222中通孔34的横截面优选是圆形的。但是其它的横截面形状也是可能的。

图11以局部放大图显示在此构成为凸缘钻头的钻头12。钻头12借助于钻尖16钻出先导孔44，借助于肩部18上的冲击面20将固定元件222击入到基础46中并且输出钻削颗粒。因此，钻杆具有螺旋62，例如这由传统的钻头已知的那样。

钻头12具有工具接纳部64，该工具接纳部将驱动器的转矩和冲击能量导入到钻头12中。通过光滑地构造冲击面20实现，仅手持式工具机的轴向的分力、但没有切向作用的力传递到固定元件222上。

除了通过刀刃226的较好的分解结果之外，也改善在通孔34的固定的内侧与钻头12的旋转的螺旋62之间的钻削粉末输送。

对于钻尖16可以实现很多已知的方案，例如钎焊的硬质合金刀片、熔焊的硬质合金头或者HSS钻头头部。已经证实为尤其有利的是，对称的钻头头部相对于钻杆14居中地设置，因为在此在钻尖16与钻杆14之间的连接可以非常稳固地形成。

证实为有利的另一实施形式采用偏心的刀刃，该刀刃产生比钻尖16的直径更大的钻孔。因此与固定元件222相比分解更多的基础材料，使得固定元件222的刀刃226需要承担较少量工作。

通常对于脆的基础46例如混凝土更可能采用打碎基础的切削几何结构，并且对于韧性的基础46例如木材更可能采用切割基础的切削几何结构。

为了去除钻削颗粒，也可以采用空心的钻杆，通过所述空心钻杆，钻削颗粒被吸出或者通过空气吹入，以便通过在钻杆与固定元件222的内侧之间的中间腔吹出钻削颗粒。

在一种在此未详细描述的可能的实施形式中，钻杆14具有冲击解耦装置，该冲击解耦装置这样构造，使得尽管驱动器将轴向冲击脉冲导入工具接纳部64中，没有冲击能量导入到钻尖16中。

冲击解耦装置例如能以钻杆14的弹性部段的形式实现并且从而集成到钻杆14本身中。该冲击解耦装置也可以是单独的弹性的构件，该构件在钻杆14的前面的轴向端部上在该钻杆与钻尖16之间设置。在两种情况下，轴向冲击能量通过冲击解耦装置被显著缓冲，从而基本上实现钻尖16的单纯的旋转运动。

图15显示固定系统10的另一实施形式。

在此如同在第一实施形式中，除了固定元件322之外还设置中间件28。通过转矩支承装置256，中间件28与固定元件322在旋转方面彼此耦联，该转矩支承装置以在中间件28的周边上的凸起和在固定元件322上的相应的凹部的形式实现。

如前面已经叙述的，固定元件322的周面355具有螺旋的固定几何结构。后角α邻接到刀刃326上地构成。

Claims (16)

1.固定系统，其包括钻头(12)以及套筒形的固定元件(22、222、322)，该固定元件具有刀刃(26、226)和冲击面(24)，该固定元件这样构造，使得该固定元件在钻孔工作结束之后保留在钻孔中，相反钻头(12)被移除，所述固定元件(22、222、322)能通过冲击面(24)被加载轴向作用的力，并且所述固定元件(22、222、322)具有轴向的设有内螺纹(42)的通孔(34)，钻头(12)穿过该通孔，其特征在于：设置用于内螺纹(42)的单独的螺纹保护器(43)。

2.按权利要求1所述的固定系统，其特征在于：螺纹保护器(43)包括塑料套筒(48)。

3.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：螺纹保护器(43)具有固定结构(50、52)，该螺纹保护器借助于该固定结构固定在通孔(34)中。

4.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：螺纹保护器(43)这样构造，使得该螺纹保护器在钻头(12)从钻孔移除时能从固定元件(22、222、322)移除。

5.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：钻头(12)具有与固定元件(22、222、322)的冲击面(24)共同作用的、用于传递轴向力的冲击面(20)。

6.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：固定元件(222、322)的周面(255、355)在与刀刃(226、326)的邻接处在横截面方面这样减小，使得在刀刃(226、326)与周面(255、355)之间构成后角。

7.按权利要求6所述的固定系统，其特征在于：所述后角在1°与20°之间。

8.按权利要求7所述的固定系统，其特征在于：所述后角在3°与8°之间。

9.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：所述刀刃(26、226、326)不完全位于一个平面中。

10.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：所述刀刃(26、226、326)是环形的。

11.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：固定元件(222、322)的周面(255、355)具有用于使固定元件(222、322)在钻孔中固定的固定几何结构。

12.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：设置中间件(28)，该中间件沿轴向方向(A)邻接于固定元件的冲击面(24)地设置并且该中间件能与固定元件(22、322)分离。

13.按权利要求12所述的固定系统，其特征在于：螺纹保护器(43)固定在中间件(28)上。

14.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：设置由通孔(38)出发的废料排出口(40)，并且所述废料排出口(40)设置在固定元件(222)中。

15.按权利要求12所述的固定系统，其特征在于：设置由通孔(38)出发的废料排出口(40)，并且所述废料排出口(40)设置在固定元件(222)和/或中间件(28)中。

16.按权利要求1或2所述的固定系统，其特征在于：钻头(12)在杆区域中具有冲击解耦装置和/或冲击缓冲装置。