CN106415027B - 固定方法 - Google Patents

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Abstract

用于将结构元件(190)固定在基础元件(100)上的方法，在该方法中，在基础元件(100)中制造限定深度方向(160)的盲孔(110)，该盲孔具有力传递面(220)，该盲孔在深度方向(160)上具有深度T，其中，力传递面(220)为截锥形，其具有一半的锥形张角(β)和平均直径d，其中，盲孔(110)具有锥形的盲孔底(120)，其具有锥形张角(α)并且在盲孔的边缘上具有沿深度方向(160)直至倒角高度L延伸的倒角(230)，其中，在该方法中，固定元件(130)通过力传递面(220)锚定在盲孔(110)中，并且其中，结构元件(190)通过固定元件(130)保持。

Description

固定方法
技术领域
本发明涉及一种用于将结构元件固定在基础元件上的方法，在该方法中，在基础元件中形成盲孔，将固定元件锚定在盲孔中，并通过固定元件保持结构元件。
背景技术
盲孔通常借助钻机来形成，钻机在其顶端配设有切割边。切割边相对于每个钻孔的深度方向倾斜地布置，并且通过围绕深度方向的转动产生锥形的盲孔底。盲孔的边缘具有至少一个倒角，使得在倒角和盲孔底之间构成沿深度方向延伸的力传递面，例如固定元件的自切削式螺纹将在该力传递面中切割出配合螺纹。盲孔底和倒角通常对在固定元件和基础元件之间的力传递没有贡献。
为了实现尽可能大的保持力，通常需要钻足够深的孔并使用相应较长的固定元件。在板形的、具有预先规定厚度的基础元件(其不应被钻透)的情况下，盲孔的深度并由此使得为了锚定而在钻孔中起作用的固定元件的长度均受到限制。
发明内容
本发明的目的在于给出一种固定方法，通过该固定方法，能够在给定钻孔深度的情况下确保固定元件在盲孔中的较大的保持力。
本发明的目的通过用于将结构元件固定在基础元件上的方法来实现，在该方法中，在基础元件中构造一限定深度方向的盲孔，该盲孔具有面积为A的力传递面，该盲孔在深度方向上具有小于10mm的深度T，其中，力传递面为截锥形，其具有0°至20°的半锥形张角β和平均直径d，其中，盲孔具有锥形的盲孔底，其具有60°至180°的锥形张角α，并且在盲孔的边缘上具有沿深度方向直至0mm至2mm的倒角深度L延伸的倒角(倒棱)，其中，力传递面A的平均直径d至少为
并且最大为
其中，最大面积公差k为0.3，在该方法中，固定元件通过力传递面锚定在盲孔中，而结构元件通过固定元件保持。
在此，基础元件优选包括金属或合金。盲孔的深度T优选仅稍微小于尤其是板形或盘片形的基础元件的厚度。深度T优选小于8mm、特别优选小于6mm、例如小于4mm。倒角的倒角深度L优选为0mm至0.5mm、特别优选为0mm至0.2mm、例如0.1mm，其中，倒角深度为0mm表示倒角仅以显微镜可见的尺寸存在。
锥形或截锥的半锥形张角在本发明的意义中是指在母线和每个锥形的指向盲孔的深度方向的轴线之间的角度。该角度的两倍是锥形张角。优选地，不仅对于力传递面而且对于盲孔底，锥形张角均从盲孔底朝盲孔的边缘张开。力传递面的平均直径d是在截锥的两个端侧端部上的直径的算术平均值。在半锥形张角β为0°的情况下，力传递面的形状是圆柱形，这属于截锥的特殊情况。盲孔底的锥形张角α优选在88°和138°之间、特别优选在98°和138°之间、例如118°。
面积公差k是最大可能的力传递面上的仍然作为面积损失而产生公差的部分。该值k＝0.3是指力传递面最大为比最大可能的力传递面小30％。优选k＝0.2，特别优选k＝0.1。在k＝0时通过对于平均直径d给定的值实现了最大可能的力传递面。
优选通过将固定元件锚定在盲孔中来实现对结构元件的保持。因此，根据一个优选的设计方案，固定元件包括头部，借助该头部将结构元件保持在基础元件上。同样优选地，结构元件在锚定之后才被固定在固定元件上。因此根据一个优选的设计方案，固定元件包括另一施加载荷器件，借助该另一施加载荷器件将结构元件固定在固定元件上。特别优选地，杆具有另一施加载荷器件。
在一个优选的实施方案中，其特征在于，盲孔包括盲孔底、力传递面和倒角。优选仅通过力传递面此外还优选形状配合、摩擦配合和/或材料配合地将固定元件锚定在盲孔中。
在一个优选的实施方式中，其特征在于，固定元件具有带有配合力传递面的杆，其中，配合力传递面与力传递面相互作用，以将固定元件锚定在盲孔中。特别优选地，固定元件具有例如自切削式外螺纹。在一个优选的实施方式种中，其特征在于，力传递面具有内螺纹。特别优选地，内螺纹与固定元件的外螺纹互补。
在一个优选的实施方式中，其特征在于，固定元件被压接、粘接、焊接、钎焊和/或旋接在盲孔中。固定元件优选包括金属、合金或塑料，并优选被构造成螺钉、钉子、铆钉、销或杆(Bolzen)；特别优选被构造成螺栓。
在一个优选的实施方式中，其特征在于，倒角和深度方向之间的倒角角度在30°和60°之间。特别优选该倒角角度在40°和50°之间、例如45°。在另一种优选的实施方式中，其特征在于，基础元件的表面和深度方向之间的驱入角度(Eintreibwinkel)至少80°。特别优选地，驱入角度至少85°、例如90°。
根据一个优选的设计方案，其特征在于，在基础元件中钻出盲孔。特别优选地，为此使用电动钻机。同样优选地，借助止挡钻机预先规定深度T，该止挡钻机具有特别优选构造成肩部的钻机止挡。钻机驱入结构元件和/或基础元件中，直至钻机止挡贴靠在结构元件或基础元件的表面上。此时被构造为钻孔的盲孔的深度与钻机止挡与止挡钻机的钻尖的距离相等。根据一个可替代的设计方案，借助钻机的深度止挡预先规定深度T。
根据一个实施方式，平均直径小于或等于8mm、优选小于或等于7mm、特别优选小于或等于6mm。由此盲孔特别是可以通过手持钻机以相对较少的时间来构造。
根据一个优选的实施方式，平均直径d大于或等于深度T、优选大于深度T。
附图说明
下面根据实施例并参照附图对本发明做详细说明。其中：
图1示出了固定在基础元件上的固定元件，且
图2针对不同的钻孔深度示出了力传递面关于其平均直径的面积。
具体实施方式
图1示出了板100，板在本发明的范围中是基础元件。优选地，板100包括金属(尤其铝)或合金(尤其钢)或混凝土(尤其多孔混凝土)或塑料或木头，并且优选构成例如船、海洋钻井平台或工业建筑的壁或底部。为了将结构元件190固定在板100上，在结构元件190中钻出通孔200，并在板100中钻出盲孔110，该盲孔定义了深度方向160，并且在深度T处具有盲孔底120。通孔200和盲孔110优选彼此相继地钻出。在未示出的实施例中，通孔和盲孔在唯一一个钻孔过程中例如通过穿过结构元件钻入基础元件中来形成。
盲孔底120是锥形的，其具有锥形张角α。反向于深度方向160地，在盲孔底上连接有力传递面220，该力传递面具有面积A以及平均直径d。力传递面220为截锥形，其具有半锥形张角β。反向于深度方向160地，在力传递面上连接有倒角230，倒角从盲孔110的边缘沿深度方向160延伸直至倒角深度L并且具有例如45°的倒角角度。
构造为螺钉130的固定元件通过杆150沿深度方向160旋入盲孔110中，该杆具有构造成尤其是自切削式螺纹140的配合力传递器件，用于在力传递面200上的力传递。对此，螺纹140从杆150的端侧170反向于深度方向160地延伸如下的长度：该长度大于盲孔110的深度T。在未示出的实施例中，固定装置为安装螺栓或膨胀螺栓，在此，配合力传递器件由平滑的或粗糙的杆周面形成。螺纹140以及优选杆150被构造成直径基本与平均直径d相等的圆柱形。在未示出的实施例中，螺纹和/或杆被构造成优选具有半张角的截锥形，该半张角等于上述一半张角β。
在此，D＝8mm，T＝7.7mm，β＝9°，α＝118°，L＝1mm和d＝8mm。与此相对，在未示出的实施例中，参数值为D＝6mm，T＝5.7mm，β＝0°，α＝118°，L＝0mm和d＝6mm，或者D＝4mm，T＝3.7mm，β＝0°，α＝118°，L＝0mm和d＝5mm。
为了能够尽可能有效地利用盲孔110的整个深度T来实现螺纹140的力传递，一方面通过利用撞击钻机或借助具有深度止挡的机械传动(动力驱动)式钻机钻出盲孔110来有针对性地预先确定深度T。该深度T仅稍微低于基础元件100的厚度D，优选少于0.5mm、特别优选少于0.2mm、例如0.1mm。另一方面，在选择螺钉130时需要注意的是，螺纹长度至少应与深度T一样大。
螺钉130具有头部180，头部在深度方向160相反的方向上连接在杆150上，并且头部的指向深度方向的下侧形成支座(承台)，以将结构元件190挤压到板100上。沿着深度方向160，支座210相对于杆150的端侧170具有轴向距离L，螺纹140沿着轴向距离延伸。结构元件190作为附件夹紧在支座210和板100之间并因此固定在板100上。螺钉130的杆150在此被优选地旋入盲孔110中，直至端侧170贴靠或几乎贴靠在盲孔底120上。这尤其是对于在基础元件沿深度方向仅具有很小厚度时是有利的，从而限定盲孔的可用的深度。
头部180具有例如被构造为外六边形的外部驱动件，借助该外部驱动件将螺钉130钉入盲孔110中，特别是优选借助机械传动式螺旋器件，例如电动螺丝刀。在未示出的实施例中，头部具有例如被构造成直缝、十字缝、梅花螺钉、内六边形或内四边形的内部驱动件。在另外的未示出的实施例中，优选通过将结构元件的钩环、钩子或搭环放置或悬挂到螺钉的头部之上，使得结构元件固定在螺钉上并由此被固定在板上。
在未示出的实施例中，固定元件具有另一施加载荷器件，用于将结构元件固定在基础元件上，该另一施加载荷器件附加地或代替头部地被布置在头部或杆上，并且尤其是反向于深度方向地延伸。固定元件例如被构造成螺栓，该螺栓具有尤其标准的、例如以米或寸为单位的螺纹，该螺纹作为另一施加载荷器件，从而结构元件尤其借助螺母而旋接在固定元件上，并因此被固定在基础元件上。在另外的未示出的实施例中，螺钉具有包围杆的中间元件，中间元件一方面包括密封元件(优选弹性体元件)和/或遮盖元件。头部的指向深度方向的下侧优选形成支座，用以将中间元件挤压到基础元件上。然后，中间元件被牢固地夹紧在支座和基础元件之间。
在图2中示例性地针对不同的盲孔深度T示出了力传递面关于其平均直径d(以mm为单位)的面积A(以mm2为单位)。对于所有示出的曲线，锥形张角α为141°，倒角深度L相应为0mm。可明显看出，对于每个盲孔深度T，面积A均具有明显的最大值，其中，最大值位于曲线240上。同样地，示例性地针对面积公差k＝0.2绘出下边界线250和上边界线260，在它们之间面积A相对于其相应的最大值最高减小20％。如可简单示出的那样，对于面积A有关系式如下：
因此在
时，面积A最大。
通常假设，至少在螺接情况下，可传递的力与力传递面的面积是成比例的。
根据用于将结构元件固定在基础元件上的装置的示例以及用于这种固定的方法对本发明进行说明。在此，所述实施方式的特征也可在单个的固定装置或单个的制造方法之内彼此任意地结合。需要指出的是，根据本发明的方法也适用于其他目的。

Claims (28)

1.一种用于将结构元件固定在基础元件上的方法，在该方法中，在所述基础元件中构造定义了深度方向的盲孔，该盲孔具有面积为A的力传递面，该盲孔在深度方向上具有T<10mm的深度T，其中，所述力传递面为截锥形，该截锥形具有0°至20°的半锥形张角β和平均直径d，其中，盲孔具有锥形的盲孔底，该盲孔底具有60°至180°的锥形张角α，并且在盲孔的边缘上具有沿深度方向直至0mm至2mm的倒角深度L延伸的倒角，其中，所述力传递面A的平均直径d至少为
并且最大为
其中，最大面积公差k为k＝0.3，其中在该方法中，固定元件通过所述力传递面锚定在所述盲孔中，并且其中，所述结构元件通过所述固定元件保持，
其中，所述固定元件具有带有配合力传递面的杆，所述配合力传递面具有截锥形，该截锥形具有0°至20°的半锥形张角β，
并且所述配合力传递面与所述力传递面相互作用，以便将所述固定元件锚定在所述盲孔中，
其中所述力传递面的半锥形张角β等于所述配合力传递面的半锥形张角β。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基础元件由金属或合金构成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，T<8mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，T<6mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，T<4mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述盲孔底具有88°至138°的锥形张角α。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述盲孔底具有98°至138°的锥形张角α。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述盲孔的边缘上具有沿深度方向直至0mm至0.5mm的倒角深度L延伸的倒角。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，k＝0.2。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，k＝0.1。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述盲孔包括盲孔底、所述力传递面和所述倒角。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，仅通过所述力传递面将所述固定元件锚定在所述盲孔中。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述固定元件具有自切削式的外螺纹。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述力传递面具有与所述外螺纹互补的内螺纹。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述固定元件被压接、粘接、焊接和/或旋接在所述盲孔中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述固定元件被钎焊在所述盲孔中。
17.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在所述倒角和所述深度方向之间的倒角角度在30°和60°之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述倒角和所述深度方向之间的倒角角度在40°和50°之间。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述倒角和所述深度方向之间的倒角角度为45°。
20.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在所述基础元件的表面和所述深度方向之间的驱入角度为至少80°。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述基础元件的表面和所述深度方向之间的驱入角度为至少85°。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述基础元件的表面和所述深度方向之间的驱入角度为90°。
23.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述固定元件包括金属、合金或塑料。
24.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在所述基础元件中钻出所述盲孔。
25.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，借助止挡钻机预先确定所述深度T。
26.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，借助深度止挡预先确定所述深度T。
27.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述固定元件具有头部。
28.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述平均直径d大于或等于所述深度T。
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