CN106457534B

CN106457534B - 胀栓安置方法和用于实施该方法的工具机

Info

Publication number: CN106457534B
Application number: CN201580026575.3A
Authority: CN
Inventors: H－D·高尔
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2019-03-15
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: EP3180165A1; EP2985117A1; WO2016023883A1; US20170232589A1; EP3180165B1; CN106457534A; JP2017523056A; JP6668328B2

Abstract

本发明涉及胀栓安置方法和用于实施该方法的工具机。此方法包括如下步骤：根据第一转速将旋转冲击施加到胀栓上，直至工具机输出轴的每个时间间隔的旋转角低于预定的阈值；以及，根据降低的第二转速以预定的持续时间将旋转冲击施加到胀栓上。工具机包括：用于检测胀栓的型号或针对胀栓的拧紧扭矩的输入装置；用于产生旋转冲击的冲击机构；用于检测输出轴的旋转角的装置；和控制装置，其构造为：用于调定第一转速，由此能够将取决于第一转速的旋转冲击施加到胀栓上，直至输出轴的每个旋转冲击的旋转角低于预定的阈值；并且用于调定降低的第二转速，由此能够以预定的持续时间将取决于第二转速的旋转冲击施加到胀栓上以使得该胀栓的膨胀套筒胀开。

Description

胀栓安置方法和用于实施该方法的工具机

技术领域

本发明涉及一种用于借助工具机特别是冲击式螺钉机安置胀栓的方法。另外，本发明还涉及一种用于实施该方法的工具机，特别是冲击式螺钉机，其包括：用于检测胀栓的型号或胀栓的拧紧扭矩的输入装置；用于产生能传递到胀栓上的旋转冲击的冲击机构；用于检测工具机输出轴的旋转角的装置；和控制装置。

背景技术

胀栓被置入一个预钻的孔中并且接着按照标准借助于扭矩扳手在所述孔内夹紧。使用扭矩扳手证实为必要的，因为使用者在胀栓置入孔中的情况下无法看出这个胀栓是否按规定胀开，亦即是否得以安置好。在这种情况下，既出现胀开过小以及由此锚固系统在基底物中承载能力较小的问题，也出现由于胀栓可能发生疲劳之故胀开过大的问题。胀栓制造商相应地给出一个匹配的拧紧扭矩，该拧紧扭矩应在用于进行安置的扭矩扳手上调定。

例如在德国专利申请DE 10 2011 005 079 A1中公开了按照现有技术的一种胀栓安置方法和一种用于安置胀栓的冲击式螺钉机。现有技术的该文献对借助冲击式螺钉机的胀栓安置方法进行了说明，其中，反复地将旋转冲击施加到胀栓上。根据为使胀栓的膨胀套筒胀开而预先给定的拧紧扭矩，对旋转冲击的重复频率进行调整。当在胀栓螺母上检测到的平均转速低于一个阈值时，冲击式螺钉机就对旋转冲击的施加进行调整。

在系列试验中已经确定：胀栓的弛豫特性(Relaxationsverhalten)取决于将胀栓定位在材料(例如含矿物的基底物)中所用的安置速度。在此，“弛豫”描述的是安置到某种材料中的胀栓基于定置效应(Setzeffekt)而发生的预紧力逐渐损失。

在利用高的紧固/拧紧速度安置胀栓的情况下，可观察到：在安置过程结束后的最初几分钟内，安置到某种材料中的胀栓的预紧力发生很大幅度的下降。在利用扭矩扳手进行的传统安置方法(也就是说，将胀栓手动地安置到某种材料中)中，预紧力的这个损失则明显较小。预紧力的提高的损失降低了利用胀栓可达到的负荷值并且因此限制了胀栓的应用范围。

预紧力的损失大概是由安置过程的很高的速度所引起。在手动紧固时(也就是说，在将胀栓手动安置到某种材料中的情况下)，通常在大约20秒的时段上分多个间隔地施加扭矩。在这些间隔之间的停歇当中(其中以扭矩扳手执行复位运动)已经可以消减在材料(例如混凝土)内的局部应力峰值。在下一次复位运动中或者在由扭矩扳手进行的又一冲程中，重新对由此产生的预紧力损失加以补偿。

在利用冲击式螺钉机进行安置时，胀栓的整个安置过程在大约2秒钟之内结束。因此缺少用以在安置间隔之间消减应力峰值的时间。出于这个原因，在真正的安置过程结束后才发生定置过程。

发明内容

因此本发明的目的是，解决上述问题并且特别是提供一种用于借助工具机特别是冲击式螺钉机安置胀栓的方法以及一种用于实施该方法的工具机，特别是冲击式螺钉机。通过所述方法和用于实施该方法的工具机，对胀栓的安置过程进行优化，从而可以使胀栓经受尽可能高的拉力负荷。

根据本发明，此目的通过如下所述的技术方案得以实现。

为此提供了一种用于借助工具机特别是冲击式螺钉机安置胀栓的方法。根据本发明，所述方法的特征在于如下步骤：

-根据在工具机内产生的第一转速由工具机将旋转冲击施加到胀栓上以使得该胀栓的膨胀套筒胀开，直至工具机输出轴的每个时间间隔的旋转角低于预定的阈值；和

-根据在工具机内产生的比所述第一转速降低的第二转速以预定的持续时间由工具机将旋转冲击施加到所述胀栓上以使得该胀栓的膨胀套筒胀开。

通过以降低的转速将进一步后继的旋转冲击施加到已经安置的胀栓上，可以在胀栓上产生再拉紧(Nachspannen)，由此可以对定置效应进行平衡，而不进一步提高胀栓内的预紧力。

此外，还提供了一种用于实施这种方法的工具机，特别是冲击式螺钉机，其包括：用于检测胀栓的型号或针对胀栓的拧紧扭矩的输入装置；用于产生能传递到胀栓上的旋转冲击的冲击机构；用于检测工具机输出轴的每个时间间隔的旋转角的装置；和控制装置。根据本发明，所述工具机的特征在于，控制装置构造为：用于调定在工具机内产生的第一转速，由此能够将取决于第一转速的旋转冲击施加到胀栓上以使得该胀栓的膨胀套筒胀开，直至工具机输出轴的每个时间间隔的旋转角低于预定的阈值；并且用于调定在工具机内产生的比所述第一转速降低的第二转速，由此能够以预定的持续时间将取决于第二转速的旋转冲击施加到所述胀栓上以使得该胀栓的膨胀套筒胀开。

通过这种方式可以在胀栓上产生再拉紧，由此可以对定置效应进行平衡，而不进一步提高胀栓内的预紧力。

附图说明

其他优点可由下文针对附图的说明获得。在附图中示出本发明的一些不同的实施例。附图和说明书包含了大量组合的特征。对于本领域技术人员来说，各特征也可根据目的需要单独考虑并概括出合理的其他组合方式。

附图示出：

图1处于钻孔内的胀栓，和

图2本发明的冲击式螺钉机形式的工具机和处于钻孔内的胀栓。

具体实施方式

图1表示出一个示例性的包括拉杆2和膨胀套筒3的胀栓1。膨胀套筒3在外周包围拉杆2的一个圆柱状的区段4。圆柱状的区段4的外径5优选略小于膨胀套筒3的内径6，因此拉杆2可以相对膨胀套筒3轴向运动。圆柱状的区段4过渡到一个锥状的区段7中，该锥状的区段构成一个用于使膨胀套筒3扩胀开来的膨胀体8。锥状的区段7的最大直径大于膨胀套筒3的内径6并且优选小于膨胀套筒3的外径9。在拉杆2上设置有螺纹10，通过该螺纹可以导入拉力。在示例性的胀栓1中，螺纹10同时用于负荷的固定。在装配时，先将胀栓1连同膨胀体8置入一个直径略小于未胀开的膨胀套筒3的外径的钻孔中。将螺母11旋拧到螺纹10上并加以拧紧，直至将拉杆2连同膨胀体8拉入膨胀套筒3中。随此，膨胀套筒3便夹紧在钻孔的壁12上。当膨胀套筒3径向扩大一定程度时，胀栓1得以按规定安置好。若螺母11在规定的拧紧扭矩作用下不再旋转，使用者便可以确认这一点。

另样的(未示出的)胀栓例如可以具有一个带有配合螺纹的销栓，该配合螺纹作用于拉杆2的螺纹10上。在装配时，使用者将旋拧工具接装在销栓上并且以这种方式将拉杆2连同膨胀体8向膨胀套筒3中拉入。

可以借助适配的冲击式螺钉机20来安置该示例性的胀栓1。为此，以众所周知的方式方法将冲击式螺钉机20与胀栓1如此连接，使得在冲击式螺钉机20内可产生的拧紧扭矩被相应地传递到胀栓20上并且特别是螺母11上。

冲击式螺钉机20具有一个冲击机构21，该冲击机构周期性地沿旋转方向A产生旋转冲击。一个(未示出的)锤体借助一条(未示出的)螺旋形的滑槽支承在一根驱动轴23上。一个(未示出的)弹簧将锤体沿着驱动轴23压向一个(未示出的)铁砧(Amboss)。铁砧与一个输出轴27刚性连接。驱动轴23与输出轴27可以彼此相对旋转。锤体和铁砧具有沿着驱动轴23突出的(未示出的)卡爪，锤体可以通过这些卡爪将扭矩传递到铁砧上。一个电动机29通过未示出的传动机构对驱动轴23进行驱动。旋转冲击的一个循环基本上具有下列阶段。锤体的卡爪贴靠在铁砧上。旋转的驱动轴23由于滑槽而将锤体克服弹簧的力移离铁砧，直至卡爪与铁砧脱开嵌接。锤体通过弹簧的驱动而向着铁砧方向运动并且同时通过滑槽被置入旋转运动。最终卡爪沿切向撞击在铁砧上。

冲击式螺钉机20的一种实施方式具有一输入装置30，借助该输入装置，使用者可以输入胀栓1的特定的拧紧扭矩。输入装置30例如包括(未示出的)按键、(未示出的)键盘、(未示出的)控制盘和/或(未示出的)显示元件。作为另选或补充方案，可以设置这样一个输入装置30，通过该输入装置，使用者可以调定胀栓的型号以及针对胀栓的与之匹配的拧紧扭矩。例如设置两个按键用来选择胀栓的型号或者结构型式和胀栓的规格尺寸。所选择的胀栓的型号以及与之匹配的拧紧扭矩例如可以显示于一个构造为显示器或通过多个LED(发光二极管)构成的显示元件上。

控制装置35从输入装置30或从识别装置33处读取输入的拧紧扭矩。识别装置33可以实现为扫描仪、探测元件、输入框或类似形式。

控制系统35借助输入的拧紧扭矩确定驱动轴23的第一转速。例如，在存储装置36内存储有配置给各种不同拧紧扭矩的转速。在使用者借助一个(未示出的)按键激活电动机29之后，控制装置35检查是否先前曾经给定过一个转速，即例如通过给定胀栓型号或拧紧扭矩。如果以往并未选择过拧紧扭矩，而是要求使用者进行输入，控制装置35便可以例如抑制马达/电动机29的激活。控制装置35这样地调节电动机29，使得驱动轴23以预先给定的第一转速旋转。驱动轴23的选定的第一转速预先给定旋转冲击的重复频率。已经认识到：随着转速下降，不仅旋转冲击的频率下降(该下降总地来看对于安置胀栓并不重要)，而且利用每个旋转冲击所施加的扭矩也下降。为每一转速(尽管有大的允差)相应匹配一个扭矩。在一种设计方案中，冲击式螺钉机20开始以它可能达到的最大转速使螺母11旋转。在一段优选由输入的胀栓1型号所确定的持续时间之后，冲击式螺钉机使转速降低到根据拧紧扭矩预先给定的转速。所述拧紧扭矩是针对相应使用的胀栓预定的拧紧扭矩。

在输出轴27上设置有一个用于检测输出轴27围绕旋转轴线R的每个时间间隔的旋转角的装置39。在所示出的实施方式中，用于检测输出轴27的每个时间间隔的旋转角的该装置39由一种旋转角传感器实现。该旋转角传感器39用来检测输出轴27围绕旋转轴线R的每个时间间隔的旋转角。在此，旋转角传感器39可以构造为一个或多个磁场传感器诸如霍尔传感器的形式。将检测到的输出轴27围绕旋转轴线R的每个时间间隔的旋转角通过连接导线40传输给控制装置35。该控制装置35将由旋转角传感器39检测到的输出轴27的每个时间间隔的旋转角与储存于存储装置36内的输出轴27的每个时间间隔的旋转角的阈值进行对比。若由旋转角传感器39检测到的输出轴27的每个时间间隔的旋转角低于一个预定的阈值，那么这就是下述的一个指标，表示：胀栓利用施加到其上的旋转冲击或者说利用调定于第一转速上的冲击式螺钉机的作用在其上的扭矩不再能继续旋转，并且得以按规定在钻孔内安置好。根据一种未示出的且未进一步说明的实施方式，旋转角传感器并非强制性设置，因为可以利用一个相应的装置间接地由马达旋转角确定出每个时间间隔的旋转角。

接着，控制装置35如此地调整电动机，以便对于驱动轴23作用第二转速。在此，该第二转速小于所述第一转速。所述第二转速或者说较小的转速以相应较小的拧紧扭矩产生旋转冲击，该较小的拧紧扭矩以预定的持续时间t施加到胀栓上。通过这种方式可以在胀栓上产生再拉紧，由此可以对定置效应进行平衡，而不进一步提高胀栓内的预紧力。

因此，通过本发明的方法和用于实施该方法的工具机20对胀栓1的安置过程进行了优化，而使得胀栓1可以在钻孔内承受尽可能高的拉力负荷。

Claims

1.用于借助工具机(20)安置胀栓(1)的方法，其特征在于以下步骤：

-根据在工具机(20)内产生的第一转速由工具机(20)将旋转冲击施加到胀栓(1)上以使得该胀栓(1)的膨胀套筒(3)胀开，直至工具机(20)输出轴(27)的每个时间间隔的旋转角低于预定的阈值；和

-根据在工具机(20)内产生的比所述第一转速降低的第二转速以预定的持续时间(t)由工具机(20)将旋转冲击施加到所述胀栓(1)上以使得该胀栓(1)的膨胀套筒(3)胀开。

2.用于实施如权利要求1所述的方法的工具机(20)，其包括：

-用于检测胀栓(1)的型号或针对胀栓(1)的拧紧扭矩的输入装置(30)；

-用于产生能传递到胀栓(1)上的旋转冲击的冲击机构(21)；

-用于检测工具机(20)输出轴(27)的每个时间间隔的旋转角的装置(39)；和

-控制装置(35)，

其特征在于，所述控制装置(35)构造为：用于调定在工具机(20)内产生的第一转速，由此能够将取决于所述第一转速的旋转冲击施加到胀栓(1)上以使得该胀栓(1)的膨胀套筒(3)胀开，直至工具机(20)输出轴(27)的每个时间间隔的旋转角低于预定的阈值；并且用于调定在工具机(20)内产生的比所述第一转速降低的第二转速，由此能够以预定的持续时间(t)将取决于所述第二转速的旋转冲击施加到所述胀栓(1)上以使得该胀栓(1)的膨胀套筒(3)胀开。

3.如权利要求2所述的工具机，其特征在于，所述工具机为冲击式螺钉机。