DE102010022484A1 - Method for repeated releasable fastening of e.g. drilling machine at concrete building, involves utilizing concrete screw with cutting coils for reduction of wear due to repetitive attachment and removal processes of concrete screw - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wiederholten lösbaren Befestigen von Vorrichtungen an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk oder Gestein mittels selbstfurchender Schrauben. Der Erfindung erstreckt sich auch auf die Verwendung der selbstfurchenden Schrauben zur wiederholten lösbaren Befestigung von Vorrichtungen an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk oder Gestein. Ferner umfasst die Erfindung auch selbstfurchende Schrauben, die zur wiederholten lösbaren Befestigung von Vorrichtungen an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk oder Gestein geeignet sind.The invention relates to a method for repeatedly releasably securing devices to buildings made of concrete, masonry or rock by means of self-tapping screws. The invention also extends to the use of self-tapping screws for repeated releasable attachment of devices to concrete, masonry or stone structures. Furthermore, the invention also includes self-tapping screws which are suitable for repeated releasable attachment of devices to buildings made of concrete, masonry or rock.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND
Es ist bekannt, Vorrichtungen wie beispielsweise Bohr- oder Sägemaschinen, Gerüste oder Konsolen mit Hilfe von selbstschneidenden Schrauben an Bauwerken aus Beton zu befestigen.It is known to attach devices such as drilling or sawing machines, scaffolding or brackets by means of self-tapping screws to concrete structures.
Beispielsweise wird in der
In der
Beton ist ein hartes Baumaterial, das hohe Druckfestigkeit, aber auch eine geringe Zugfestigkeit aufweist. Aufgrund dieser Eigenschaften sind selbstschneidende Betonschrauben einem erheblichen Verschleiß unterworfen, wenn sie bestimmungsgemäß verwendet werden. Durch den Verschleiß kommt es zu einem erheblichen Tragkraftverlust, der Betonschrauben. Daher werden Betonschrauben nicht wiederholt verwendet, um Vorrichtungen an Betonwänden zu befestigen.Concrete is a hard building material that has high compressive strength but also low tensile strength. Due to these properties, self-tapping concrete screws are subject to considerable wear when used as intended. The wear leads to a considerable loss of capacity, the concrete screws. Therefore, concrete screws are not repeatedly used to attach devices to concrete walls.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, den Verschleiß an Betonschrauben bei ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung zu verringern, so dass der durch den Verschleiß bedingte Tragkraftverlust minimiert werden kann.The object underlying the present invention was to reduce the wear on concrete screws in their intended use, so that the loss of capacity due to the wear can be minimized.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass weniger die Festigkeit des Betons oder die Qualität des Schraubenmaterials für die Verschleißerscheinungen der Betonschrauben entscheidend ist. Bedeutender ist das zentrische Eindrehen der Schraube in das Bohrloch sowie das Abheben und Heraustransportieren des Bohrmaterials aus dem geschnittenen Gewindegang. Bei einem nicht zentrischen Eindrehen der selbstschneidenden Betonschraube in das Bohrloch im Beton ist der Verschleiß wesentlich höher als bei zentrischem Eindrehen. Zudem verringert ein effizientes Heraustransportieren des Bohrmaterials aus dem geschnittenen Gewindegang den Verschleiß der Betonschraube.Surprisingly, it has been found that less the strength of the concrete or the quality of the screw material for the wear of the concrete screws is crucial. Significant is the centric screwing the screw into the well as well as the lifting and transporting out of the drill material from the cut thread. In a non-centric screwing the self-tapping concrete screw in the hole in the concrete wear is much higher than in centric screwing. In addition, efficiently removing the drilling material from the cut thread reduces the wear of the concrete screw.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Bereitstellen einer selbstfurchenden Betonschraube gelöst, die quergeschlitzte Schneidwendeln aufweist. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen selbstfurchenden Schraube, sind die Querschnitte zumindest eines Teils der Querschlitze in den Schneidwendeln U-förmig, trapezförmig oder derart gestaltet, dass die beiden Seiten eines Querschlitzes im rechten Winkel an die Bodenfläche des Querschlitzes anstoßen.The above object is achieved by providing a self-tapping concrete screw, which has transverse slotted cutting spirals. In particularly preferred embodiments of the self-tapping screw according to the invention, the cross-sections of at least a portion of the transverse slots in the cutting helixes are U-shaped, trapezoidal or designed such that the two sides of a transverse slot abut at right angles to the bottom surface of the transverse slot.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass der Verschleiß bei den erfindungsgemäßen Betonschrauben so gering ist, dass diese mehrfach verwendbar sind, ohne dass der Tragkraftverlust der Betonschraube eine zulässige Grenze überschreitet. Daher gestatten die erfindungsgemäßen selbstfurchenden Betonschrauben das wiederholte lösbare Befestigen von Vorrichtungen an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk, Ziegeln oder Gestein.Surprisingly, it was found that the wear in the concrete screws according to the invention is so low that they can be used multiple times without the loss of capacity of the concrete screw exceeds an allowable limit. Thus, the self-tapping concrete screws of the present invention permit the repeated releasable attachment of fixtures to structures of concrete, masonry, brick or rock.
Unter einer Vorrichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wiederholt lösbar an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk, Ziegeln oder Gestein befestigbar ist, werden beliebige Vorrichtungen verstanden. Im einfachsten Fall kann es sich bei der Vorrichtung um eine mit mindestens einem Loch versehene Platte handeln. Bevorzugte Vorrichtungen sind Bohrmaschinen, insbesondere Kernbohrmaschinen, Sägemaschinen, Gerüste und/oder Konsolen.Under a device that is repeatedly releasably attachable to buildings made of concrete, masonry, bricks or rock with the inventive method, any devices are understood. In the simplest case, the device may be a plate provided with at least one hole. Preferred devices are drills, in particular core drills, sawing machines, scaffolding and / or consoles.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum wiederholten lösbaren Befestigen von Vorrichtungen, beispielsweise Bohrmaschinen, Sägemaschinen, Gerüsten oder Konsolen, an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk, Ziegeln oder Gestein, mittels selbstfurchender Betonschrauben, bei dem zur Verschleißminderung aufgrund wiederholter Befestigungs- und Wiederentfernungsschritte der Betonschrauben solche mit quer geschlitzten Schneidwendeln verwendet werden.One aspect of the present invention is therefore a method of repeatedly releasably securing devices, such as drills, sawing machines, scaffolds or brackets, to concrete, masonry, brick, or concrete structures Rock, by means of self-tapping concrete screws, which are used for wear reduction due to repeated attachment and removal steps of the concrete screws with transverse slotted cutting helixes.
Bei einem bevorzugten Verfahren zum wiederholten lösbaren Befestigen von Vorrichtungen an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk, Ziegeln oder Gestein werden Betonschrauben mit quergeschlitzten Schneidwendeln verwendet, bei denen der Querschlitz eine beim Herausdrehen der Betonschraube aus dem Betonmauerwerk oder Gestein aktiv werdende zweite Arbeitsflanke aufweist.In a preferred method of repeatedly releasably securing devices to concrete, masonry, brick, or stone structures, concrete screws with cross-slotted cutting helixes are used where the transverse slot has a second working flank that becomes active when unscrewing the concrete screw from the concrete masonry or stone.
Bei einer anderen oder zusätzlichen Ausgestaltung des Verfahrens werden Betonschrauben verwendet, bei denen die Querschnitte zumindest eines Teils der Querschlitze in den Schneidwendeln U-förmig oder trapezförmig gestaltet sind. Bei einer anderen Ausgestaltung weisen die Querschlitze in den Schneidwendeln der Betonschrauben einen Querschnitt auf, bei dem jede der beiden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenwände eines Querschlitzes unter Einschluss eines rechten Winkels auf den Boden des Querschlitzes treffen.In another or additional embodiment of the method concrete screws are used in which the cross sections of at least a portion of the transverse slots in the cutting helices are U-shaped or trapezoidal. In another embodiment, the transverse slots in the cutting helices of the concrete screws have a cross section in which each of the two substantially mutually parallel side walls of a transverse slot meet at a right angle to the bottom of the transverse slot.
Die erfindungsgemäße Betonschraube weist einen zylindrischen Kern auf, der an einem Ende der Schraube einen sich leicht verjüngenden oder zu einer Spitze ausgezogenen Bereich aufweisen kann. Der sich verjüngende Bereich an der Spitze der Schraube erleichtert das zentrische Eindrehen der Schraube in das Bohrloch.The concrete screw according to the invention has a cylindrical core, which may have at one end of the screw a slightly tapered or extended to a point area. The tapered area at the tip of the screw facilitates the central screwing of the screw into the borehole.
Die erfindungsgemäßen Betonschrauben weisen an dem Ende des zylindrischen Kerns, das dem sich verjüngenden Bereich beziehungsweise der Spitze gegenüber liegt, einen beliebig ausgebildeten Schraubenkopf oder einen Befestigungsabschnitt auf. Bei dem Befestigungsabschnitt kann es sich um einen Haken oder eine Öse handeln. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Betonschraube weisen als Befestigungselement ein Gewinde auf, vorzugsweise ein Grobgewinde oder ein metrisches Gewinde. Bei diesen als Ankerschrauben bezeichneten Ausführungsformen kann es sich bei dem Gewinde um ein Muttergewinde (Innengewinde) und/oder um ein Tochtergewinde (Außengewinde) handeln. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Muffe, zum Beispiel mit Schlüsselflächen, als Kopf an dem Schraubenkern angeformt ist.The concrete screws according to the invention have at the end of the cylindrical core, which is opposite to the tapered region or the tip, an arbitrarily designed screw head or a mounting portion. The attachment portion may be a hook or eyelet. Particularly preferred embodiments of the concrete screw according to the invention have a thread as a fastening element, preferably a coarse thread or a metric thread. In these embodiments, known as anchor bolts, the thread may be a female thread (female thread) and / or a daughter thread (male thread). It can also be provided that a sleeve, for example with key surfaces, is formed as a head on the screw core.
Auf dem zylindrischen Kern der erfindungsgemäßen Schraube einschließlich des sich verjüngenden oder zu einer Spitze ausgezogenen Bereichs ist eine Schneidwendel ausgeformt. Die Schneidwendel an sich weist zwei Flanken auf, die einen spitzen Winkel einschließen, so dass die Schneidwendel im Querschnitt der Geometrie einer Messerklinge entspricht und keine dritte Außenfläche aufweist.On the cylindrical core of the screw according to the invention, including the tapered or extended to a point range, a cutting helix is formed. As such, the cutting helix has two flanks which enclose an acute angle so that the cutting helix corresponds in cross-section to the geometry of a knife blade and has no third outer surface.
Die Schneidwendel ist mit Querschlitzen versehen. Das bedeutet, dass Schneidkerben von außen in die Schneidwendel eingeformt sind. Vorzugsweise weisen die Querschlitze, zumindest ein Teil der Querschlitze, einen U-förmigen, nach oben offenen viereckigen oder trapezförmig ausgestalteten Querschnitt auf, das heißt die Schneidkerben in Seitenansicht.The cutting helix is provided with transverse slots. This means that cutting notches are formed from outside into the cutting helix. Preferably, the transverse slots, at least a portion of the transverse slots, a U-shaped, upwardly open rectangular or trapezoidal configured cross-section, that is, the cutting notches in side view.
Vorzugsweise werden die Querschlitze in der Schneidwendel bis zum Schraubenkern eingeformt. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Querschlitze in der Schneidwendel bis in den Schraubenkern hineinreichend in die Schneidwendel eingeformt, so dass die Schneidwendel auch an ihrer Basis nicht durchgängig sondern durch die Querschlitze unterbrochen ist.Preferably, the transverse slots are formed in the cutting helix to the screw core. In another embodiment, the transverse slots are formed in the cutting helix into the screw core reaching into the cutting helix, so that the cutting helix is not continuous at its base but interrupted by the transverse slots.
Die Querschlitze in der Schneidwendel erstrecken sich über mindestens die Hälfte der Länge der Schraube, die die Schneidwendel aufweist. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden die Querschlitze in der Schneidwendel durch eine Nut, zwei Nuten oder mehrere Nuten gebildet, die in Längsrichtung der Betonschraube verlaufen. Dabei können die Nuten nur bis zum Schraubenkern in die Schneidwendel eingeformt sein oder in den Schraubenkern eingefräst sein. Ganz besonders bevorzugt werden Betonschrauben mit zwei Nuten auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schraube in einer Länge von etwa 2/3 der Gewindelänge.The transverse slots in the cutting helix extend over at least half the length of the screw having the cutting helix. In a particularly preferred embodiment, the transverse slots in the cutting helix are formed by a groove, two grooves or a plurality of grooves extending in the longitudinal direction of the concrete screw. The grooves may be formed only to the screw core in the cutting helix or milled into the screw core. Especially preferred are concrete screws with two grooves on opposite sides of the screw in a length of about 2/3 of the thread length.
Die Nut bzw. die Nuten können sich über die gesamte Länge der Schraube, über die sich die Schneidwendel erstreckt, erstrecken.The groove (s) may extend the full length of the screw over which the cutting helix extends.
Die Trennflächen der Querschlitze, nachfolgen auch als Arbeitsflächen bezeichnet, wirken im Gewindegang wie eine Fräse, die den Beton des Gewindegangs abhebt. So wird die geringe Zugkraft genutzt, anstatt die Schrauben einem unnötigen Verschleiß infolge ausschließlichen Druckes auszusetzen. Zusätzlich entsteht ein Raum, in dem aus dem Beton gelöstes Material aus dem Gewindegang abgeführt werden kann. Jede Nut bildet einen Kanal, in dem das Material abgeführt wird. Zumindest bleibt aber immer der Zwischenraum zwischen den Gewindeschneiden zwischen Bohrlochwand und Schraubenkern, der ausreichend Platz für die Ablagerung des anfallenden Bohrmaterials bereitstellt.The separating surfaces of the transverse slots, also referred to as work surfaces, act like a milling cutter in the thread, which lifts the concrete of the thread. Thus, the low tensile force is used instead of exposing the screws to unnecessary wear due to exclusive pressure. In addition, a space is created in which material released from the concrete can be removed from the thread. Each groove forms a channel in which the material is removed. At least, however, always the space between the thread cutting between the borehole wall and screw core, which provides sufficient space for the deposition of the resulting drilling material.
Jede Nut, die einen Kanal bildet, wird bei den erfindungsgemäßen Betonschrauben durch die Querschlitze in der Schneidwendel gebildet, die bei jedem Umlauf der Schneidwendel auf der gleichen Seite der Schraube angeordnet sind. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Nuten parallel zur Schraubenlängsachse.Each groove, which forms a channel, is formed in the concrete screws according to the invention by the transverse slots in the cutting helix, which are arranged on each revolution of the cutting helix on the same side of the screw. Especially Preferably, the grooves extend parallel to the screw longitudinal axis.
Bei anderen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohrschraube können die Nut bzw. die Nuten in einer von der Längsachse der Schraube abweichenden Richtung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn um den Schraubenkern verlaufen.In other embodiments of the self-tapping screw according to the invention, the groove or the grooves may extend in a direction deviating from the longitudinal axis of the screw in a clockwise or counterclockwise direction about the screw core.
Die Höhe der Schneidwendel, der Winkel, den die beiden Flanken der Schneidwendel einschließen, die Steigung der Schneidwendel und die Breite der Nuten, also die Breite der einzelnen Querschlitze in der Schneidwendel, kann in Bereichen variiert und den jeweils geltenden Anforderungen angepasst werden. Gängige Größenverhältnisse für Kerndurchmesser und Gewindeaußendurchmesser bei selbstschneidende Betonschrauben kann der Fachmann dem Stand der Technik entnehmen.The height of the cutting helix, the angle that the two edges of the cutting helix include, the pitch of the cutting helix and the width of the grooves, so the width of the individual transverse slots in the cutting helix, can be varied in areas and adapted to the applicable requirements. Common size ratios for core diameter and outer diameter of thread in self-tapping concrete screws can be found in the prior art in the art.
Allerdings ist zu berücksichtigen, dass eine zu geringe Breite der Nuten nicht mehr zielführend ist und sich die Tragfähigkeit der Schraube im Beton mit größer werdenden Nuten reduziert.However, it should be noted that too small a width of the grooves is no longer effective and reduces the load capacity of the screw in the concrete with increasing grooves.
Die erfindungsgemäßen Betonschrauben können bei bevorzugten Ausführungsformen eine Verschleißmarkierung aufweisen. Diese Verschleißmarkierungen sind vorzugsweise in den untersten 2, 3, 4 oder 5 Gewindegängen der Schneidwendel eingefräst oder in Form eines abgeflacht gefrästen oder abgeflachte geschliffenen Abschnitts am äußeren Umfang der Schneidwendel ausgebildet. Die Tiefe der Verschleißmarkierung beträgt vorzugsweise 0,5 mm. Da die ersten beziehungsweise untersten Gewindegänge die größte Abnutzung erfahren, geben die Verschleißmarkierungen dem Nutzer einen Anhaltspunkt, wann die minimale festgelegte Tragkraft der Betonschraube infolge ihres Verschleißes erreicht ist und die Betonschraube nicht wieder zur Befestigung einer Vorrichtung an einem Bauwerk aus Beton oder dergleichen verwendet werden sollte.The concrete screws according to the invention may have a wear mark in preferred embodiments. These wear marks are preferably milled in the
Als bevorzugtes Material zur Herstellung der erfindungsgemäßen Betonschrauben dient 34CrMo4. Im Bedarfsfall kann auch 42CrMo4 verwendet werden. Vorzugsweise ist das Material auf seine maximal mögliche Festigkeit vergütet. Eine zusätzliche Oberflächenhärtung auf bis zu 60 HRC ist möglich.The preferred material for producing the concrete screws according to the invention is 34CrMo4. If necessary, 42CrMo4 can also be used. Preferably, the material is tempered to its maximum possible strength. An additional surface hardening up to 60 HRC is possible.
In einem weiteren Aspekt erstreckt sich die vorliegende Erfindung auch auf die Verwendung der vorstehend beschriebenen Betonschrauben zur wiederholten lösbaren Befestigung von Vorrichtungen an Bauwerken aus Beton, Mauerwerk, Ziegelsteinen oder Gestein.In another aspect, the present invention also extends to the use of the concrete screws described above for the repeated detachable attachment of devices to structures of concrete, masonry, bricks or stone.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Betonschraube dargestellt ist. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.The above-mentioned and the claimed and described in the embodiments described components to be used in their size, shape design, choice of materials and technical design no special conditions of exception, so that the well-known in the field of application selection criteria can apply fully apply further details, features and advantages of the subject matter of Invention will become apparent from the dependent claims, as well as from the following description and the accompanying drawings in which - by way of example - an embodiment of a concrete screw is shown. Also, individual features of the claims or of the embodiments may be combined with other features of other claims and embodiments.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die Betonschraube gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Beispielen und den Figuren näher erläutert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Beispiele und Figuren lediglich der Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Schrauben dienen und nicht als die Erfindung in irgendeiner Weise einschränkend aufzufassen sind.The concrete screw according to the present invention will be explained in more detail below with the aid of examples and the figures. It should be noted that the examples and figures are merely illustrative of the screws of the invention and are not to be construed as limiting the invention in any way.
Die Betonschraube
Jeder Querschlitz der Schneidwendel
Die Schneidwendel
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Betonschraubeconcrete screw
- 22
- Schraubenkernscrew core
- 33
- verjüngende Spitzerejuvenating tip
- 44
- Schneidwendelcutting helix
- 55
- Nutgroove
- 66
- erste Arbeitsflächefirst work surface
- 77
- zweite Arbeitsflächesecond work surface
- 88th
- abgeflachter Bereichflattened area
- 99
- Zwischenraumgap
- 1010
- Abschnittsection
- 1111
- Grobgewindescoarse thread
- 1212
- Innengewindeinner thread
- 1313
- Kopfhead
- 2020
- Befestigungsabschnittattachment section
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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