DE102004038082B4 - Anchoring fiber reinforced tie rods - Google Patents

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Abstract

Anordnung zum Verankern von faserverstärkten Zugstangen (1), umfassend ein Krafteinleitungselement (2) und einen in das Krafteinleitungselement (2) einsetzbaren Spreizkörper (3, 4), der durch Formschluss mit einem Ende der Zugstange (1) verbunden ist, wobei
die Zugstange (1) im Krafteinleitungsbereich vom Spreizkörper (3, 4) radial aufgeweitet und die radiale Aufweitung hinter dem Spreizkörper (3, 4) zusammengeführt, verdichtet und konsolidiert ist, so dass der Spreizkörper (3, 4) und die Zugstange (1) formschlüssig verbunden sind, und
das Krafteinleitungselement (2) eine trichterähnliche Innenkontur aufweist, mit der die vom Spreizkörper (3, 4) hervorgerufene Vergrößerung des Endes der Zugstange (1) formschlüssig ist.Arrangement for anchoring fiber-reinforced drawbars (1), comprising a force introduction element (2) and an expansion element (3, 4) insertable into the force introduction element (2), which is connected by positive locking to one end of the drawbar (1), wherein
the pull rod (1) in the force introduction region of the expansion body (3, 4) radially expanded and the radial expansion behind the expansion body (3, 4) merged, compacted and consolidated, so that the expansion body (3, 4) and the pull rod (1) are positively connected, and
the force introduction element (2) has a funnel-like inner contour with which the enlargement of the end of the pull rod (1) caused by the expansion body (3, 4) is positively locking.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verankern von faserverstärkten Zugstangen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Zugstange und Verankerungsmitteln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.The The invention relates to an arrangement for anchoring fiber-reinforced tie rods according to the preamble of claim 1. The invention further relates a method for making a connection between a pull rod and anchoring means according to the preamble of claim 3.

Die Erfindung dient der Werkstoff- und kraftflussgerechten Anbringung eines metallischen Krafteinleitungselements an Zugstreben, Zugstangen, Zugankern und Zugstäben sowie Wanten und Stagen (im folgenden zusammengefasst: „Zugstangen") aus lang und endlosfaserverstärktem Thermoplast. Das Krafteinleitungselement ist dabei das für die Verankerung der Zugstange entscheidende Bindeglied zur weiteren lasttragenden Struktur bzw. zu einem Fundament.The Invention serves the material and force flow appropriate attachment a metallic force introduction element on tie rods, tie rods, Tie rods and tie rods as well as shrouds and posts (collectively referred to as "tie rods") made of long and continuous fiber reinforced thermoplastic. The force introduction element is that for the anchoring of the drawbar decisive link to the further load-bearing structure or to a foundation.

Auf Grund der problematischen Krafteinleitung in Faserverbundstangen werden vorwiegend Stahlstangen als Zugstangen verwendet. In Bereichen, bei denen Leichtbau, Korrosionsbeständigkeit oder elektrische Isolationswirkung von entscheidender Bedeutung sind, sind verschiedene Lösungen für die Verankerung von Faserverbundstangen bekannt.On Reason for the problematic introduction of force in fiber composite rods Steel rods are mainly used as tie rods. In areas, where lightweight, corrosion resistance or electrical insulation effect are crucial solutions to the anchoring of Fiber composite rods known.

Kunststoffstangen mit axialer Endlosfaserverstärkung, die zum Beispiel durch Pultrusion hergestellt werden können, besitzen ausgezeichnete Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften. Das technische Problem besteht darin, Zugkräfte werkstoffgerecht und kraftflussgerecht in solche Zugstangen einzuleiten.Plastic rods with axial continuous fiber reinforcement, which can be produced, for example, by pultrusion excellent strength and Stiffness properties. The technical problem is tensile forces appropriate material and power flow suitable in such tie rods initiate.

In Michaeli, Wegener: Einführung in die Technologie der Faserverbundwerkstoffe, Kap. 6: Verbindungstechnik ist die Fertigung von Zugstangen als Endlosschlaufe beschrieben. Hierbei bildet die Zugstange eine Schlaufe um einen Bolzen zur Krafteinleitung. Die Schlaufe kann als einfache Schlaufe, als Doppelschlaufe oder geteilte Schlaufe ausgebildet sein.In Michaeli, Wegener: Introduction into the technology of fiber composites, Chap. 6: Connection technology the production of tie rods is described as an endless loop. Here, the pull rod forms a loop around a bolt for the introduction of force. The loop can be a simple loop, a double loop or Divided loop be formed.

Die Fertigung von Endlosschlaufen aus Faserverbundwerkstoff ist sehr aufwendig, da zur Formgebung ein u. U. sehr langes Werkzeug benötigt wird. Für jede Zugstangenlänge wird ein Werkzeug benötigt.The Production of continuous loops made of fiber composite material is very consuming, since a u. U. very long tool is needed. For every tie rod a tool is needed.

Aus EP 0 001 235 A1 ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Ende einer Zugstange und einem Krafteinleitungselement bekannt. Das Krafteinleitungselement besteht aus einem inneren konusförmigen Teil, das in ein äußeres Teil mit entsprechender Innenkontur eingesetzt und mit diesem verspannbar ist. Der innere Teil weist eine abgestufte zentrische Bohrung auf, in der das Ende der Zugstange geklemmt ist. Die kraftschlüssigen Verbindungen neigen zu Unsicherheiten durch schwankende Reibverhältnisse und Vorspannung. Schwingreibverschleiß ist möglich.Out EP 0 001 235 A1 is a frictional connection between the end of a pull rod and a force introduction element known. The force introduction element consists of an inner cone-shaped part, which is inserted into an outer part with a corresponding inner contour and can be clamped with this. The inner part has a stepped central bore in which the end of the drawbar is clamped. The frictional connections tend to uncertainties due to fluctuating friction conditions and bias. Vibratory friction wear is possible.

Aus der DE 39 42 535 A1 ist eine stoffschlüssige Verbindung (Klebeverbindung und Vergussverankerung) zum Befestigen einer Zugstange in einem Krafteinleitungselement bekannt.From the DE 39 42 535 A1 is a cohesive connection (adhesive bond and Vergussverankerung) for securing a pull rod in a force introduction element known.

In der DE 100 10 564 C1 ist eine Kombination von Stoff- und Kraftschluss bildender Verbindung (konische Vergußverankerungen) zwischen Zugstange und Krafteinleitungselement beschrieben.In the DE 100 10 564 C1 is a combination of fabric and adhesion-forming compound (conical grouting anchors) described between tie rod and force application element.

Eine Verankerung für Hochleistungsfaserverbundwerkstoff-Drähte ist aus EP 0 710 313 B1 bekannt.An anchorage for high performance fiber composite wires is off EP 0 710 313 B1 known.

Für Verklebungen und Vergussverankerungen muss eine ausreichende Klebefläche verfügbar sein. Diese Klebeflächen können zu Bauraumproblemen führen. Für einen Faserverbundstab mit einem Durchmesser von 12 mm beträgt die notwendige Klebelänge etwa 500 bis 700 mm.For bonding and potting anchors sufficient adhesive surface must be available. These adhesive surfaces can lead to installation space problems. For one Fiber composite rod with a diameter of 12 mm is the necessary socket length about 500 to 700 mm.

Aus der CH 693 102 A5 ist weiterhin eine Verankerung für Kohlenstofffaserverbunddrähte bekannt. Hierbei wird ein Formschluss durch elastisches Aufspreizen eines längs aufgespaltenen Faserverbundstabes realisiert. Während die Aufspaltung des Stangenendes eine Vorschädigung darstellt, führt die elastische Spreizung der Stangensegmente zu einer zusätzlichen Biegebelastung in diesen Segmenten.From the CH 693 102 A5 Furthermore, an anchor for carbon fiber composite wires is known. Here, a positive connection is realized by elastic spreading of a longitudinally split fiber composite rod. While the splitting of the rod end constitutes a pre-damage, the elastic spreading of the rod segments leads to an additional bending load in these segments.

Ein formschlüssiges Verbindungssystem für faserverstärkte Thermoplaststäbe, bei dem das Stab-Ende durch einen Warmumformprozess aufgeweitet wird, ist in GB 2 279 085 A beschrieben. Für die Stab-Enden werden in der Druckschrift hohle Konusformen oder Halbkugelgeometrien vorgeschlagen. Der scharfe, wenig fasergerechte Übergang vom zylindrischen Stab zur Halbkugel führt jedoch zu hohen Kerbspannungen und damit zu einer geringen Werkstoffausnutzung. Folglich werden hierzu keine geeigneten Faserorientierungen angegeben. Bei der Variante mit hohlem Konus werden bei Belastung sehr hohe Druckspannungen in Umfangsrichtung und somit quer zur Faserrichtung induziert. Um diese Beanspruchung aufnehmen zu können, fehlt eine wirksame innere Abstützung der hohlen Bauteilsektion. Der dargestellte Dorn ist hierfür nicht geeignet, da er sich unter Last von der Verbundstruktur löst und damit das Abgleiten des Verbundwerkstoffs freigibt. Derartige Keil- und Klemmverbindungen müssen für hohe Traglasten allgemein selbstverstärkend ausgeführt werden, was bei diesem Lösungsansatz nicht zutrifft.A positive connection system for fiber reinforced thermoplastic rods, in which the rod end is widened by a hot forming process, is disclosed in US Pat GB 2 279 085 A described. Hollow cone shapes or hemispherical geometries are suggested for the rod ends in the document. However, the sharp, less fiber-friendly transition from cylindrical rod to hemisphere leads to high notch stresses and thus to a low material utilization. Consequently, no suitable fiber orientations are given for this purpose. In the variant with a hollow cone, very high compressive stresses in the circumferential direction and thus transversely to the fiber direction are induced under load. To be able to absorb this stress, lacks effective internal support of the hollow component section. The illustrated mandrel is not suitable for this because it releases from the composite structure under load and thus releases the sliding of the composite material. Such wedge and clamp connections must be performed generally self-reinforcing for high loads, which is not true in this approach.

Die Aufgabe besteht darin, eine einfach herstellbare und leicht zu montierende Anordnung zur Verfügung zu stellen, die aus preiswert produziertem Faserverbundhalbzeug (z. B. pultrudierten Stangen) und aus einfach anzubringenden metallischen Krafteinleitungselementen besteht, die mittels eines sicheren und reproduzierbaren Verfahrens mit den Enden der Zugstange verbunden werden können. Das System aus Zugstange und Anordnung soll dabei eine hohe Verbindungsfestigkeit gewährleisten.The The task is to create a simple to install and easy to install Arrangement available to provide, from inexpensive produced fiber composite semi-finished product (eg pultruded rods) and easy-to-attach metallic ones Force introduction elements, which by means of a safe and reproducible method connected to the ends of the drawbar can be. The system of drawbar and arrangement should thereby a high connection strength guarantee.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 3 genannten Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.The The object of the invention is achieved by an arrangement with the in the claim 1 mentioned features solved. Furthermore, the object is achieved by a method with the in the claim 3 mentioned method steps solved. Advantageous embodiments and variants are the subject of dependent claims.

Durch die Verwendung von Faserverbundstangen mit thermoplastischer Matrix wird eine weitreichende Warmumformbarkeit dieser Stangen gewährleistet. Durch einen warmumformtechnisch erzeugten Formschluss werden die Zugstangen aus faserverstärktem Thermoplast an den Enden mit einem metallischen Krafteinleitungselement (KEE) verbunden. Dafür wird ein Spreizkörper zwischen die Verstärkungsfasern am Stangenende eingeschoben, wobei das Stangenende aufgeweitet und damit der Querschnitt an dieser Stelle vergrößert wird. Hinter dem Spreizkörper wird das Stangenmaterial wieder zusammengeführt, verdichtet und neu konsolidiert, so dass der Spreizkörper formschlüssig und u. U. auch stoffschlüssig in das Stangenende eingebettet ist. Die entstandene Aufdickung am Stangenende findet formschlüssig Halt in einer etwa trichterförmigen Innenkontur eines metallischen Krafteinleitungselements.By the use of fiber composite rods with a thermoplastic matrix a far-reaching hot workability of these rods is guaranteed. By a hot forming technically generated form fit the Tie rods made of fiber-reinforced Thermoplastic at the ends with a metallic force introduction element (KEE) connected. Therefore becomes an expansion body between the reinforcing fibers inserted at the end of the rod, the rod end widened and so that the cross section is enlarged at this point. Behind the spreader is reunited the bar stock, compacted and reconsolidated, so that the spreader form-fitting and u. U. also cohesively embedded in the rod end. The resulting thickening on Rod end finds form-fitting Stop in an approximately funnel-shaped Inner contour of a metallic force introduction element.

Durch die erzeugte Verdickung am Stangenende entsteht ein Formschluss zwischen Faserverbundstange und Lasteinleitungselement, durch die schmelzflüssige Matrix kann zusätzlich ein Stoffschluss entstehen. Die angepasste Trichterkontur des KEE begünstigt auch einen kraftflussgerechten Faserverlauf, so dass Spannungsüberhöhungen am Übergang vom metallischen zum Faserverbundwerkstoff minimiert werden.By The generated thickening at the end of the rod creates a positive connection between fiber composite rod and load introduction element, through the molten matrix can additionally a material connection arise. The customized funnel contour of the KEE favored also a power flow-oriented fiber profile, so that voltage peaks at the transition be minimized from the metallic to the fiber composite material.

Mit konventionellen Verbindungstechniken wie etwa Gewinde-, Bolzen- oder Gelenkanschluss wird das Krafteinleitungselement mit der angrenzenden lastragenden Struktur verbunden. Die jeweilige Verbindungstechnik wird bei der Gestaltung des Lasteinleitungselements berücksichtigt.With conventional joining techniques such as threaded, bolted or joint connection is the force introduction element with the adjacent connected to a load-bearing structure. The respective connection technology is taken into account in the design of the load introduction element.

Das Profil des Stangenhalbzeugs kann anwendungsspezifisch variieren. Die Gestalt des Lasteinleitungselements muss auf dieses Profil abgestimmt sein. Für die einfache Fertigung bieten sich jedoch Stangen mit Kreisquerschnitt und rotationssymmetrische Krafteinleitungselemente an.The Profile of the bar semi-finished product can vary depending on the application. The shape of the load introduction element must be matched to this profile be. For However, the simple production are rods with circular cross section and rotationally symmetrical force introduction elements.

Durch einen ausreichenden Faservolumenanteil können störende thermoplasttypische Kriech-; Setz- und Quelleffekte unterdrückt werden.By a sufficient fiber volume fraction can disruptive thermoplastic creep; Settling and source effects suppressed become.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Montagevorrichtung geeignet, die u. a. aus einer Heizstation sowie aus drei Linearantrieben besteht. Die Heizstation bewirkt hierbei eine Erwärmung des Stangenendes. Die Linearantriebe schieben jeweils ein Krafteinleitungselement auf, führen einen Spreizkörper ein und betätigen ein Formwerkzeug für die Neuformung des Stangenendes.to execution of the method is a mounting device suitable u. a. out a heating station and three linear actuators. The heating station causes a warming of the rod end. The linear drives each push a force introduction element list a spreader and press a mold for the new formation of the rod end.

Die mechanische Umformenergie kann für Varianten der Montagevorrichtung z. B. mit pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen Antrieben oder manuell aufgebracht werden.The mechanical forming energy can for Variants of the mounting device z. B. with pneumatic, hydraulic or electromechanical drives or manually applied.

Die Erwärmung des Stangenendes kann direkt durch Wärmestrahlung oder Konvektion erfolgen oder mit einem speziellen Heizwerkzeug durch Wärmeleitung. Durch Erwärmung des Lasteinleitungselements oder Spreizelements z. B. durch Induktionsheizung kann durch Wärmeleitung auch das Stangenende indirekt erwärmt werden.The warming of the rod end can be directly by heat radiation or convection done or with a special heating tool by heat conduction. By heating the load introduction element or expansion element z. B. by induction heating can by heat conduction also the rod end are heated indirectly.

Zur Anfertigung von Zugstangen aus faserverstärktem Kunststoff kann auf preiswertes pultrudiertes Faserverbundhalbzeug in Standardlängen zugegriffen werden. Die Metallteile sind geometrisch einfach und damit preiswert. Die Montagezeit ist sehr kurz. Die individuelle Länge der Zugstange entsteht durch geeignetes Ablängen des Halbzeugs und Positionieren der Lasteinleitungselemente, daraus ergibt sich eine besondere Flexibilität in der Fertigung unterschiedlicher Längen.to Making tie rods made of fiber-reinforced plastic can be reasonably priced Pultruded fiber composite semi-finished products are accessed in standard lengths. The Metal parts are geometrically simple and therefore inexpensive. The assembly time is very short. The individual length of the drawbar is created by suitable cutting to length of the semifinished product and positioning of the load introduction elements, therefrom results in a special flexibility in the production of different Lengths.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. In show the drawings:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit Zugstange und montiertem Krafteinleitungselement und eingepresstem Spreizkörper 1 a longitudinal section through an inventive arrangement with drawbar and mounted force application element and pressed-expansion body

2 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens unter Verwendung eines metallischen Spreizkörpers 2 a representation for illustrating the method using a metallic expansion body

3 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens unter Verwendung eines Spreizkörpers aus verstärktem Thermoplast 3 a representation for illustrating the method using a spreader made of reinforced thermoplastic

4 eine schematische Darstellung einer Montagevorrichtung 4 a schematic representation of a mounting device

In 1 ist ein Längsschnitt durch die Krafteinleitungszone des Zugstangensystems mit montiertem Krafteinleitungselement dargestellt, wobei die Geometrie der einzelnen Komponenten deutlich wird. Das Ende der Zugstange 1 ist kelchförmig aufgespreizt und wird vom Krafteinleitungselement umschlossen. Das Krafteinleitungselement 2 besitzt eine durchgehende Kavität mit variablem Querschnitt. Im Bereich des Stangeneintritts entspricht der Querschnitt der Kavität dem Querschnitt der unverformten Zugstange 1. Am anderen Ende weist die Kavität einen vergrößerten Innenquerschnitt auf, der etwa dem zwei- bis vierfachen Stangenquerschnitt entspricht. Dazwischen befindet sich ein Übergangsbereich, der die beiden Querschnitte ineinander überführt. Wegen der einfachen Fertigung ist eine Gestaltung mit Kreisquerschnitten vorteilhaft. Die Innenkontur des Krafteinleitungselements ist somit etwa trichterförmig.In 1 is a longitudinal section through the force application zone of the drawbar system with mounted force introduction element shown, the geometry of the individual components is clear. The end of the drawbar 1 is spread in a cup-shaped manner and is enclosed by the force introduction element. The force introduction element 2 has a continuous cavity with a variable cross section. In the area of the bar entry, the cross section of the cavity corresponds to the cross section of the undeformed draw bar 1 , At the other end, the cavity has an enlarged inner cross section, which corresponds approximately to two to four times the rod cross section. In between there is a transition area, which converts the two cross sections into each other. Because of the ease of manufacture, a design with circular cross sections is advantageous. The inner contour of the force introduction element is thus approximately funnel-shaped.

Der Spreizkörper 3, 4 ist so gestaltet, dass der sich ergebende Ringraum zwischen Spreizkörper 3, 4 und Krafteinleitungselement 2 einen Querschnittsflächeninhalt aufweist, der etwa dem Querschnittsflächeninhalt der unverformten Zugstange 1 entspricht. Das kelchartig geformte Ende der Zugstange 1 füllt dann bei vornehmlich axialer Faserorientierung diesen Ringraum vollständig aus.The spreader 3 . 4 is designed so that the resulting annulus between spreader 3 . 4 and force introduction element 2 has a cross-sectional area which is approximately the cross-sectional area of the undeformed tie rod 1 equivalent. The cup-shaped end of the drawbar 1 then fills this annulus completely at primarily axial fiber orientation.

Die Kraftweiterleitung wird beispielsweise über ein Außengewinde auf dem Krafteinleitungselement 2 ermöglicht.The force transmission is for example via an external thread on the force introduction element 2 allows.

Der Spreizkörper 3, 4 kann aus metallischem Werkstoff oder aus dem Stangenwerkstoff bestehen. Wird der Spreizkörper wie die Stange aus faserverstärktem Thermoplast hergestellt, so ergibt sich eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung zwischen Spreizkörper 3, 4 und Stangenende 1.The spreader 3 . 4 may consist of metallic material or of the rod material. If the expansion body, like the rod, is made of fiber-reinforced thermoplastic, an additional cohesive connection between the expansion body results 3 . 4 and rod end 1 ,

Die in 2 dargestellten Einzelzeichnungen (A, B, C) zeigen beispielhaft und schematisch wesentliche Stufen des umformtechnischen Fügeprozesses bei Verwendung eines metallischen Spreizkörpers 3, 4. Die Zugstange 1 wird hierbei kraftschlüssig in einer Vorrichtung mittels Spannbacken 21 gegen axiales Verschieben gesichert. Ein lineargetriebener Schlitten 17 trägt einen Heizkörper 14, der mit einer Heizpatrone 15 beheizbar ist. Das Krafteinleitungselement 2 wird vom Heizkörper 14 aufgenommen und ist koaxial der Stange 1 zuführbar. Der Spreizkörper 3, 4 und das Stauchwerkzeug 6 sind ebenfalls lineargetrieben und koaxial zur Zustange 1 zuführbar.In the 2 shown individual drawings (A, B, C) show examples and schematically essential stages of the forming process joining process when using a metallic expansion body 3 . 4 , The drawbar 1 in this case is non-positively in a device by means of clamping jaws 21 secured against axial displacement. A linearly driven slide 17 carries a radiator 14 that with a heating cartridge 15 is heated. The force introduction element 2 gets off the radiator 14 taken up and is coaxial with the pole 1 fed. The spreader 3 . 4 and the upsetting tool 6 are also linearly driven and coaxial with the states 1 fed.

Gemäß dem Verfahren wird entsprechend 2(A) zunächst der Spreizkörper 3 mit einer niedrigen Vorkraft FSK1 in das Krafteinleitungselement 2 eingeschoben, um den Spreizkörper 3, 4 im Krafteinleitungselement 2 zu zentrieren. Das Krafteinleitungselement 2 wird durch die Heizpatrone 15 auf eine Temperatur etwas oberhalb der Erweichungstemperatur der verarbeiteten Thermoplastmatrix erwärmt.According to the method will be accordingly 2 (A) First, the spreader 3 with a low Vorkraft F SK1 in the force application element 2 pushed in to the spreader 3 . 4 in the force introduction element 2 to center. The force introduction element 2 is through the heating cartridge 15 heated to a temperature slightly above the softening temperature of the processed thermoplastic matrix.

Das Krafteinleitungselement 2 wird gemäß 2(B) mit der Vorschubkraft FKEE1 über das Ende der Zugstange geschoben, wobei das Stangenende auf den zentrierten mitgeführten Spreizkörper trifft. Der Spreizkörper weicht beim weiteren Vorschieben des KEE etwas zurück, so dass der Ringraum zwischen Krafteinleitungselement und Spreizdorn für das Einfließen des thermisch plastifizierten Stangenmaterials freigegeben wird. Spreizkörper und Krafteinleitungselement werden dann synchron mit vKEE1 = vSK2 weiter vorgeschoben, so dass ausreichend plastifiziertes Stangenmaterial über den Spreizkörper hinaussteht.The force introduction element 2 is according to 2 B) pushed with the feed force F KEE1 over the end of the pull rod, wherein the rod end meets the centered entrained spreader. The expansion body gives way a little further as the KEE advances, so that the annular space between the force introduction element and the expanding mandrel is released for the inflow of the thermally plasticized rod material. Spreader body and force introduction element are then further advanced synchronously with v KEE1 = v SK2 , so that sufficiently plasticized rod material projects beyond the spreader body.

Um den Spreizkörper formschlüssig einzufassen, wird entsprechend 2(C) das über den Spreizkörper hinausstehende Stangenmaterial durch das Stauchwerkzeug mit der Stauchkraft FWZ1 neu verdichtet und angelegt. Während die Vorschubkraft auf den Spreizkörper FSK2 sowie die Stauchkraft FWZ1 gehalten werden, wird durch eine niedrige Vorspannkraft FKEE2 auf das Krafteinleitungselement die Fügezone vorgestreckt, so dass sich Fasern in Richtung der Beanspruchung orientieren können. Nach dem Abkühlen des Systems wird das Krafteinleitungselement vom Heizkörper gelöst und die Klemmvorrichtung kann geöffnet werden.In order to enclose the expansion body in a form-fitting manner, it becomes appropriate 2 (C) the projecting beyond the spreader rod material recompacted and created by the upsetting tool with the compression force F WZ1 . While the feed force on the expansion body F SK2 and the compression force F WZ1 are maintained, the joining zone is pre-stretched by a low biasing force F KEE2 on the force introduction element, so that fibers can orient in the direction of the stress. After cooling the system, the force introduction element is released from the radiator and the clamping device can be opened.

Die in 3 dargestellten Einzelzeichnungen (A, B, C) zeigen schematisch wesentliche Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung eines Spreizkörpers 4 aus faserverstärktem Thermoplast.In the 3 shown individual drawings (A, B, C) show schematically essential stages of the method according to the invention when using an expansion body 4 made of fiber-reinforced thermoplastic.

Es wird zunächst gemäß 3(A) ein metallischer Hilfsspreizdorn 22 eingesetzt, der die Zentrier- und Spreizaufgabe übernimmt. Nach dem Aufspreizen des Stangenendes wird entsprechend 3(B) bei gehaltener Spreizkörpervorschubkraft FSK2 die Fügezone mit der niedrigen Vorspannkraft FKEE2 vorgestreckt und abgekühlt.It is first according to 3 (A) a metallic auxiliary expanding mandrel 22 used, which takes over the centering and spreading task. After spreading the rod end becomes appropriate 3 (B) with held Spreizkörpervorschubkraft F SK2 the joining zone with the low biasing force F KEE2 pre-stretched and cooled.

Nach dem Abkühlen des Systems wird der Hilfsspreizkörper 22 entfernt und der Spreizkörper aus faserverstärktem Thermoplast entsprechend 3(C) eingesetzt. Das über den Faser-Thermoplast-Spreizkörper 4 hinausstehende Stangenmaterial wird nach erneutem thermischen Plastifizieren mit dem Stauchwerkzeug angelegt und verdichtet. Durch den erneuten Wärmeeintrag verschweißt dabei der Spreizdorn mit dem Stangenmaterial.After cooling the system becomes the auxiliary spreader 22 removed and the spreader made of fiber-reinforced thermoplastic accordingly 3 (C) used. That's about the fiber-thermoplastic expansion body 4 projecting rod material is applied after renewed thermal plastication with the upsetting tool and compacted. Through the renewed heat input of the expanding mandrel welded to the rod material.

In der 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Montagevorrichtung zum Herstellen von Zugstangensystemen aus einer Faserverbundstange und metallischen Krafteinleitungselementen dargestellt.In the 4 schematically an embodiment of a mounting device for the manufacture of drawbar systems of a fiber composite rod and metallic force introduction elements is shown.

Das Krafteinleitungselement 2, Spreizkörper 3 und Stauchwerkzeug 6 werden durch drei Pneumatikzylinderantriebe 8, 10, 13 betätigt. Der Spreizkörperträger 5 ist konzentrisch durch das Stauchwerkzeug und den zugehörigen Pneumatikzylinder geführt. Die Pneumatikantriebe 8, 10 für Spreizkörper und Stauchwerkzeug sowie das Heizmodul 14, 15 sind auf einen Schlitten 18 montiert, der auf der Basis 19 mittels einer Linearführung lineargeführt ist. Der Vorschub des Schlittens 18 wird durch den Pneumatikantrieb 13 ausgeführt. Der nach dem Zentriervorgang notwendige Rückhub des Spreizdorns 3 oder 22 ist durch eine Rückhubbegrenzung 16 definierbar. Bezugszeichenliste 1 Zugstange 2 Krafteinleitungselement (KEE) 3 Spreizkörper 4 Spreizkörper aus faserverstärktem Thermoplast 5 Spreizkörperträger 6 Stauchwerkzeug 7 Kolben zur Betätigung des Stauchwerkzeugs 8 Pneumatikzylinder 9 Kolben zur Betätigung des Spreizkörpers 10 Pneumatikzylinder 11 Kolbenstange 12 Kolben zur Betätigung des Schlittens 13 Pneumatikzylinder 14 Heizkörper 15 Heizpatrone 16 Rückhubbegrenzung 17 Linearführung 18 Schlitten 19 Basis 20 Mutter 21 Spannbacken 22 Hilfsspreizkörper The force introduction element 2 , Expansion body 3 and upsetting tool 6 be through three pneumatic cylinder drives 8th . 10 . 13 actuated. The spreader carrier 5 is guided concentrically by the upsetting tool and the associated pneumatic cylinder. The pneumatic drives 8th . 10 for expanding body and compression tool and the heating module 14 . 15 are on a sled 18 mounted on the base 19 is linearly guided by a linear guide. The feed of the carriage 18 is due to the pneumatic drive 13 executed. The necessary after the centering return stroke of the expanding mandrel 3 or 22 is by a Rückhubbegrenzung 16 definable. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 pull bar 2 Force introduction element (KEE) 3 spreader 4 Spreader made of fiber-reinforced thermoplastic 5 Spreizkörperträger 6 upsetting tool 7 Piston for actuating the compression tool 8th pneumatic cylinder 9 Piston for actuating the expansion body 10 pneumatic cylinder 11 piston rod 12 Piston for actuating the carriage 13 pneumatic cylinder 14 radiator 15 Cartridge Heater 16 return stroke 17 linear guide 18 carriage 19 Base 20 mother 21 jaws 22 Hilfsspreizkörper

Claims (9)

Anordnung zum Verankern von faserverstärkten Zugstangen (1), umfassend ein Krafteinleitungselement (2) und einen in das Krafteinleitungselement (2) einsetzbaren Spreizkörper (3, 4), der durch Formschluss mit einem Ende der Zugstange (1) verbunden ist, wobei die Zugstange (1) im Krafteinleitungsbereich vom Spreizkörper (3, 4) radial aufgeweitet und die radiale Aufweitung hinter dem Spreizkörper (3, 4) zusammengeführt, verdichtet und konsolidiert ist, so dass der Spreizkörper (3, 4) und die Zugstange (1) formschlüssig verbunden sind, und das Krafteinleitungselement (2) eine trichterähnliche Innenkontur aufweist, mit der die vom Spreizkörper (3, 4) hervorgerufene Vergrößerung des Endes der Zugstange (1) formschlüssig ist.Arrangement for anchoring fiber-reinforced tie rods ( 1 ), comprising a force introduction element ( 2 ) and one in the force introduction element ( 2 ) can be used ( 3 . 4 ), which by positive engagement with one end of the drawbar ( 1 ), wherein the drawbar ( 1 ) in the force introduction region of the expansion body ( 3 . 4 ) radially widened and the radial expansion behind the expansion body ( 3 . 4 ), compacted and consolidated so that the spreader ( 3 . 4 ) and the drawbar ( 1 ) are positively connected, and the force introduction element ( 2 ) has a funnel-like inner contour with which the spreader ( 3 . 4 ) caused enlargement of the end of the drawbar ( 1 ) is form-fitting. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkörper (4) aus verstärktem Thermoplast besteht und durch Abstimmung auf den Matrixwerkstoff der Zugstange (1) ein Stoffschluss zwischen Spreizkörper (4) und Zugstange (1) besteht.Arrangement according to claim 1, characterized in that the expansion body ( 4 ) consists of reinforced thermoplastic and by matching the matrix material of the drawbar ( 1 ) a material connection between spreader ( 4 ) and drawbar ( 1 ) consists. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer faserverstärkten Zugstange (1) und Verankerungsmitteln, welche aus einem Krafteinleitungselement (2) und einem in das Krafteinleitungselement (2) einsetzbaren Spreizkörper (3, 4) bestehen, die durch Formschluss mit einem Ende der Zugstange (1) verbunden sind, wobei das Ende der Zugstange (1) gehalten und auf Erweichungstemperatur gebracht wird, der Spreizkörper (3, 4) mit seiner Spitze zusammen mit dem Krafteinleitungselement (2) auf das Ende der Zugstange (1) axial zugeführt und der Spreizkörper (3, 4) zentrisch eingepresst wird, wobei das radial verdrängte Material der Zugstange (1) in einen Raum zwischen der Außenkontur des Spreizkörpers (3, 4) und der Innenkontur des Krafteinleitungselementes (2) abgeleitet, und das abgeleitete Material hinter dem Spreizkörper (3, 4) zusammengeführt und konsolidiert wird.Method for making a connection between a fiber-reinforced drawbar ( 1 ) and anchoring means, which consist of a force introduction element ( 2 ) and one in the force application element ( 2 ) can be used ( 3 . 4 ), which by positive engagement with one end of the drawbar ( 1 ), the end of the drawbar ( 1 ) and brought to softening temperature, the expansion body ( 3 . 4 ) with its tip together with the force introduction element ( 2 ) on the end of the pull rod ( 1 ) axially fed and the spreader ( 3 . 4 ) is pressed centrally, wherein the radially displaced material of the drawbar ( 1 ) in a space between the outer contour of the expansion body ( 3 . 4 ) and the inner contour of the force introduction element ( 2 ), and the derived material behind the spreader ( 3 . 4 ) is consolidated and consolidated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement (2) auf eine Temperatur etwas oberhalb der Erweichungstemperatur erwärmt wird und durch das erwärmte Krafteinleitungselement (2) die Erweichung des Endes der Zugstange (1) erfolgt.Method according to claim 3, characterized in that the force introduction element ( 2 ) is heated to a temperature slightly above the softening temperature and by the heated force introduction element ( 2 ) the softening of the end of the drawbar ( 1 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkörper (3, 4) zu Beginn der Vorschubbewegung im mitgeführten trichterförmigen Krafteinleitungselement (2) zentriert wird.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the expansion body ( 3 . 4 ) at the beginning of the feed movement in entrained funnel-shaped force introduction element ( 2 ) is centered. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkörper (3, 4) beim weiteren Vorschieben des Krafteinleitungselementes (2) zurückweicht, so dass der Raum zwischen Krafteinleitungselement (2) und Spreizkörper (3, 4) für das Einfließen des thermisch plastifizierten Stangenmaterials (1) freigegeben wird.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the expansion body ( 3 . 4 ) during further advancement of the force introduction element ( 2 ), so that the space between the force introduction element ( 2 ) and expansion body ( 3 . 4 ) for the inflow of the thermally plasticized rod material ( 1 ) is released. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen Einbettung des Spreizkörpers (3, 4) das über den Spreizkörper (3, 4) hinausstehende aufgespreizte Stangenmaterial (1) durch ein Stauchwerkzeug (6) zusammengeführt, verdichtet und konsolidiert wird.Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that for the positive embedding of the expansion body ( 3 . 4 ) that via the expansion body ( 3 . 4 ) spread-out bar material ( 1 ) by a compression tool ( 6 ), consolidated and consolidated. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während die Vorschubkraft FSK2 auf den Spreizkörper (3, 4) sowie die Stauchkraft FWZ1 gehalten werden, durch eine niedrige Vorspannkraft FKEE2 auf das Krafteinleitungselement (2) die Fügezone vorgestreckt wird, so dass sich Fasern in Richtung der Beanspruchung orientieren können.Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that during the feed force F SK2 on the expansion body ( 3 . 4 ) and the compression force F WZ1 are held by a low biasing force F KEE2 on the force application element ( 2 ) the joining zone is pre-stretched, so that fibers can orient themselves in the direction of the stress. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Spreizkörpers (4) auf Thermoplastbasis zunächst ein temperaturbeständiger Hilfsspreizkörper (22) mit dem Krafteinleitungselement (2) auf das Ende der Zugstange (1) zugeführt und das Stangenmaterial (1) in den sich bildenden Raum verdrängt wird, der Hilfsspreizkörper (22) gegen einen Spreizdorn (4) aus verstärktem Thermoplast getauscht und anschließend der Spreizdorn (4) vom verdrängten und überstehenden Stangenmaterial (1) eingefasst wird.Method according to one of claims 3 to 8, characterized in that when using an expansion body ( 4 ) on thermoplastic basis, first a temperature-resistant auxiliary spreading body ( 22 ) with the force introduction element ( 2 ) on the end of the pull rod ( 1 ) and the rod material ( 1 ) is displaced into the forming space, the auxiliary spreading body ( 22 ) against an expanding mandrel ( 4 ) exchanged from reinforced thermoplastic and then the expanding mandrel ( 4 ) of the displaced and protruding rod material ( 1 ).
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