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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube, insbesondere einer Betonschraube, mit einem Schaft und einem an der Mantelfläche des Schafts angeordneten Gewinde, wobei an einer Spitze des Schafts zumindest eine Schneidausnehmung in der Mantelfläche des Schafts vorgesehen ist, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem solchen Verfahren ist vorgesehen, dass
- – ein Drahtstück als Werkstück bereitgestellt wird,
- – in einem Gewindewalzprozess, in welchem zwei profilierte Walzwerkzeuge, vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten, auf das Werkstück wirken, an der Mantelfläche des Werkstücks zumindest eine Gewindewendel angeformt wird, und
- – an einem Endbereich des Werkstücks zumindest eine Vertiefung in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Betonschraube gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Eine solche Betonschraube ist ausgestattet mit einem Schaft und einem an der Mantelfläche des Schafts angeordneten Gewinde, wobei an einer Spitze des Schafts zumindest eine Schneidausnehmung in der Mantelfläche des Schafts vorgesehen ist.
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Ein gattungsgemässes Verfahren ist aus der
US 2011274516 A bekannt. Diese Schrift lehrt ein Herstellungsverfahren für eine Betonschraube, bei dem zunächst ein Gewinde an einem Schaft angeformt wird, und bei dem anschliessend mittels schräggestellter Fräsräder Kerben aus dem Schaft herausgefräst werden. Die ausgefrästen Kerben, welche ein Abbild der Fräsräder darstellen, werden von scharfen Kanten begrenzt. Wie beispielsweise in der
EP 2 233 757 A2 erläutert ist, können diese Kanten als Schneidkanten dienen, die ein nicht ideal zylindrisches Bohrloch beim Eindrehen der Schraube aufweiten können, und die es daher ermöglichen können, Betonschrauben mit relativ grossem Kerndurchmesser und somit mit relativ hohen Traglasten zu setzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Schrauben, insbesondere für Betonschrauben, mit dem tragfähige und gut setzbare Schrauben besonders einfach und günstig herstellbar sind, sowie eine entsprechende Betonschraube anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemässes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
- – dass der Vertiefung im Querschnitt des Werkstücks betrachtet ein vertiefungsfreier Bereich des Werkstücks diametral gegenüberliegt,
- – dass zuerst die Vertiefung in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird und anschliessend die Gewindewendel an der Mantelfläche des Werkstücks angeformt wird, und
- – dass zumindest eines der Walzwerkzeuge, vorzugsweise beide Walzwerkzeuge, beim Gewindewalzprozess auch auf den Endbereich des Werkstücks mit der Vertiefung wirkt beziehungsweise wirken.
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Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Vertiefungen so anzuordnen, dass zumindest einer der Vertiefungen, vorzugsweise allen Vertiefungen, keine korrespondierende Vertiefung gegenüberliegt, so dass der Querschnitt des Werkstücks im Bereich der Vertiefungen asymmetrisch bezüglich einer Spiegelung an der Längsachse des Werkstücks ist. Demgemäss liegt zumindest einer der Vertiefungen, vorzugsweise allen Vertiefungen, jeweils ein vertiefungsfreier Bereich gegenüber, das heisst ein Bereich ohne Vertiefung, an welchem das Werkstück konvex, insbesondere zylindersegmentartig, ausgebildet ist und/oder ballig nach aussen vorsteht. Ein weiterer Grundgedanke kann darin gesehen werden, dass die derart angeordneten Vertiefungen beim Gewindewalzprozess überwalzt werden, das heisst dass zumindest eines, vorzugsweise beide gegenüberliegenden Walzwerkzeuge auch auf die unmittelbare Umgebung der Vertiefungen wirken.
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Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass es bei solch einer Verfahrensführung im Bereich der Vertiefungen und sogar in Axialrichtung über diesen Bereich hinausgehend zu einer Deformation des Schafts kommen kann, bei welcher ein einstmals kreisrunder Schaftquerschnitt mit einheitlicher Krümmung in einen unrunden Querschnitt mit variabler Krümmung überführt wird, insbesondere in einen Querschnitt, der einem Polygonzug angenähert ist. Weiter hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die resultierenden Schrauben bei guten Traglasten besonders gut setzbar sind. Die Ausbildung eines unrunden Querschnitts in der Umgebung der Vertiefungen kann unter Umständen darauf zurückzuführen sein, dass das freie Ende des Werkstücks, an dem die zumindest eine Vertiefung asymmetrisch vorgesehen ist, aufgrund der asymmetrischen Querschnittsausgestaltung beim Walzen eine Art Taumelbewegung durchführt, die sich eventuell im Laufe des Walzprozesses aufschaukeln kann. Die gute Setzbarkeit wiederum kann darauf zurückzuführen sein, dass bei der resultierenden Querschnittsform im Bereich der Spitze eine Reibung zwischen Schraubenkern und Bohrlochwand nur noch lokal auftritt, ohne dass die Fähigkeit der Schraube verloren geht, das Bohrloch aufzuweiten.
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Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird vorzugsweise eine Betonschraube hergestellt, also eine Schraube mit einem selbstschneidenden Gewinde, die unter Bildung eines Gegengewindes in ein Betonsubstrat eindrehbar ist. Geeigneterweise bildet die zumindest eine Gewindewendel, gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung, bei der fertigen Schraube das Gewinde, und/oder bildet die Vertiefung in der Mantelfläche des Werkstücks, gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung, bei der fertigen Schraube die Schneidausnehmung. Besonders geeignet ist die Erfindung zur Herstellung von Betonschrauben mit relativ dickem Schaft, also zum Beispiel für solche Schrauben, bei denen das Verhältnis des Aussendurchmessers des Gewindes zum Kerndurchmesser des Schafts 1,1 bis 1,4 beträgt. Das Werkstück und/oder die Schraube bestehen vorzugsweise aus einem Metallmaterial.
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Zweckmässigerweise weist der Schaft und/oder das Werkstück zumindest bereichsweise eine zylindrische Mantelfläche auf. Unter der Spitze des Schafts kann insbesondere das Ende des Schafts verstanden werden, welches bei der bestimmungsgemässen Verwendung der Schraube zuerst in das Substrat eingebracht wird, also der Bereich, an dem das selbstschneidende Gewinde anfängt. Unter der Mantelfläche kann definitionsgemäss insbesondere diejenige Aussenoberfläche verstanden werden, welche eine hülsenartige Form hat.
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Besonders zweckmässig ist es, dass das Drahtstück, von welchem das erfindungsgemässe Verfahren ausgeht, einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Vorzugsweise ist das Drahtstück zylindrisch, besonders bevorzugt kreiszylindrisch, insbesondere in Form eines geraden Kreiszylinders ausgebildet. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand weiter verringert werden, insbesondere weil wegen der hohen Symmetrie eine Ausrichtung des Werkstücks entfallen kann.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass eine ungerade Zahl von Vertiefungen in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird, insbesondere zumindest drei Vertiefungen, vorzugsweise genau drei Vertiefungen. Hierdurch kann die erfindungsgemäss asymmetrische Ausgangsform für das Gewindewalzen fertigungstechnisch besonders einfach erhalten werden. Vorzugsweise sind drei Vertiefungen vorgesehen. Hierdurch können Vertiefungen mit relativ grosser Öffnung realisiert werden, die das beim Schneiden anfallende Gesteinsmehl besonders gut aufnehmen können.
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Sofern mehrere Vertiefungen vorgesehen werden, ist es besonders vorteilhaft, dass die Vertiefungen im Querschnitt des Werkstücks betrachtet äquidistant angeordnet werden. Insbesondere kann das Werkstück, zumindest zeitlich unmittelbar vor dem Gewindewalzprozess, an den Vertiefungen eine drehsymmetrische Querschnittsform aufweisen, also eine Form, bei der eine Drehung der Querschnittsform um einen gewissen Winkel die Querschnittsform wieder mit sich selbst zur Deckung bringt. Vorzugsweise ist eine dreizählige Drehsymmetrie vorgesehen. Durch diese Ausführungsvarianten kann der Herstellungsaufwand noch weiter verringert und/oder die Setzbarkeit und/oder Lastaufnahme bei der fertigen Schraube noch weiter verbessert werden.
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Vorzugsweise ist der Gewindewalzprozess ein Flachbacken-Walzprozess, bei dem zwei Walzbacken, die linear zueinander bewegt werden, als Walzwerkzeuge auf das Werkstück wirken. Hierdurch ist eine besonders günstige und effiziente Prozessführung möglich und der erfindungsgemässe Effekt, aufgrund dessen beim Gewindewalzen ein bereichsweise unrunder Querschnitt erzeugt wird, kann besonders ausgeprägt sein. Die beiden Walzwerkzeuge wirken erfindungsgemäss auf diametral gegenüberliegende Seiten des Werkstücks. Die Walzwerkzeuge versetzen das Werkstück in einer Werkstück-Walzdrehrichtung in Drehung.
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Eine zweckmässige Ausgestaltung liegt darin, dass die Vertiefung durch Umformen, insbesondere Kaltumformen, in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird, also durch einen spanlosen Fertigungsprozess, bei dem das Werkstück plastisch und unter Beibehaltung seiner Masse und seines Zusammenhalts bleibend in seiner Form geändert wird. Ein solcher spanloser Umformprozess kann besonders einfach in die Fertigungssequenz der Schraube integriert und mit anderen Schritten kombiniert werden. Darüber hinaus kann es bei einem Kaltumformprozess unter Umständen zu einer lokalen Kaltverfestigung kommen, die den zur unrunden Spitzenform führenden Mechanismus noch verstärken kann.
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Die Vertiefung wird erfindungsgemäss in einem Endbereich des Werkstücks in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht. Es ist zweckmässig, dass die Vertiefung zur Stirnseite des Werkstücks hin offen ist. Eine nach vorne hin offene Ausgestaltung der Vertiefung kann den erfindungsgemässen Effekt, aufgrund dessen beim Gewindewalzen ein bereichsweise unrunder Querschnitt erzeugt wird, weiter unterstützen. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung eine besonders einfache Fertigung mittels einer Matrize. Demgemäss ist es besonders vorteilhaft, dass die Schneidausnehmung zur Stirnseite der Schraube hin offen ist.
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Die Vertiefung und somit die Schneidausnehmung befindet sich vorzugsweise im Spitzenbereich des Werkstücks beziehungsweise der Schraube.
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Es ist vorteilhaft, dass die Vertiefung durch Druckumformen, insbesondere durch Fliesspressen, eingebracht wird. Dies kann im Hinblick auf den Fertigungsaufwand vorteilhaft sein. Definitionsgemäss wird unter einem Druckumformprozess ein Umformen bei vorherrschender Druckbeanspruchung verstanden. Zum Einbringen der Vertiefung wird das Werkstück geeigneterweise in oder durch eine Matrize gepresst.
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Besonders zweckmässig ist es, dass die Schraube einen gegenüber dem Schaft verbreiterten Schraubenkopf aufweist. Dieser Schraubenkopf kann zur drehfesten Kopplung mit einem Setzwerkzeug dienen. Der Schraubenkopf kann zur drehfesten Kopplung mit einem Setzwerkzeug beispielsweise eine Polygonalstruktur, vorzugsweise einen Aussensechskant, aufweisen.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass das Werkstück gestaucht und dabei eine endseitige Verdickung gefertigt wird. Die endseitige Verdickung kann zum Schraubenkopf der fertigen Schraube geformt werden oder schon unmittelbar den Schraubenkopf bilden.
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Der Fertigungsaufwand kann dadurch reduziert werden, dass die endseitige Verdickung zeitgleich mit dem Einbringen der Vertiefung in die Mantelfläche des Werkstücks gefertigt oder umgeformt wird. Hierzu kann mit einem Stempel eine Axialkraft auf das Ende des Werkstücks aufgebracht werden, an dem die Verdickung geformt wird, wobei die Axialkraft das Werkstück in eine Matrize treibt, welche die Vertiefung formt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass die Vertiefung, welche in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird, im Querschnitt des Werkstücks betrachtet asymmetrisch ist. Insbesondere kann die Vertiefung zur Radialrichtung der Schraube asymmetrisch sein. Durch die asymmetrische Ausgestaltung kann der Umformwiderstand beim Anformen der Vertiefung reduziert werden, ohne dass es zu wesentlichen Funktionseinbussen der fertigen Schraube kommt.
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Besonders bevorzugt ist es, dass eine in Werkstück-Walzdrehrichtung vorauslaufende Flanke der Vertiefung steiler bezüglich der Mantelfläche des Werkstücks verläuft als eine in Werkstück-Walzdrehrichtung nachlaufende Flanke der Vertiefung. Der hieraus resultierende asymmetrische Materialfluss kann den Effekt, der zum unrunden Querschnitt im Spitzenbereich führt, noch verstärken. Unter der Werkstück-Walzdrehrichtung wird die Drehrichtung verstanden, in welche das Werkstück im Gewindewalzprozess von den beiden Walzwerkzeugen in Drehung versetzt wird.
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Eine erfindungsgemässe Betonschraube ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft in einem Spitzenbereich, welcher sich axial näher an der Spitze der Betonschraube befindet als ein Mittelbereich, eine grössere Rundheitsabweichung im Querschnitt des Schafts aufweist als im Mittelbereich. Wie auch schon oben erläutert kann durch eine solche Form eine gute Schneidwirkung bei geringer Reibung und somit eine gute Setzbarkeit bei zugleich hohen Traglasten erreicht werden. Beispielsweise kann der Schaft im Mittelbereich einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und im Spitzenbereich einen Querschnitt, der einem balligen Polygon angenähert ist. Unter der Rundheitsabweichung kann insbesondere die mittlere oder die maximale Abweichung von einer idealen Kreisform verstanden werden.
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Besonders bevorzugt ist es, dass der Schaft im Spitzenbereich eine ungerade Zahl von Krümmungsmaxima im Querschnitt des Schafts aufweist, insbesondere zumindest drei Krümmungsmaxima, vorzugsweise genau drei Krümmungsmaxima. Hierdurch kann eine besonders einfache Fertigung in einem erfindungsgemässen Verfahren gegeben sein. Vorzugsweise weist die Schraube eine ungerade Zahl von Schneidausnehmungen auf, insbesondere zumindest drei Schneidausnehmungen, vorzugsweise genau drei Schneidausnehmungen.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass sich der Spitzenbereich mit der gegenüber dem Mittelbereich grösseren Rundheitsabweichung axial über die Schneidausnehmung hinaus erstreckt. Gemäss dieser Ausführungsform erstreckt sich der unrunde Spitzenbereich insbesondere weiter von der Schraubenspitze weg und/oder weiter zum Schraubenkopf hin als die Schneidausnehmung. Hierdurch kann die Setzbarkeit weiter verbessert werden. Diese Ausführungsform kann berücksichtigen, dass die Schneidwirkung häufig auf das Ende der Schneidausnehmung konzentriert ist, wohingegen die unrunde Form auf ihrer gesamten Länge in der Lage sein kann, anfallendes Betonmehl aufzunehmen.
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Im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Schraube genannte Merkmale können auch beim erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommen, wie umgekehrt im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren genannte Merkmale auch bei der erfindungsgemässen Schraube verwendet werden können. Vorzugsweise kann eine erfindungsgemässe Betonschraube in einem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt sein.
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Soweit im Zusammenhang mit der Erfindung vom Querschnitt des Schafts die Rede ist, soll sich dies insbesondere auf den Querschnitt ausschliesslich des Schafts beziehen. Das Gewinde und die Schneidausnehmung gehören in der Definition dieses Textes bevorzugt nicht zum Schaft, das heisst das Gewinde und die Schneidausnehmung können im Sinne der Erfindung bei der Betrachtung des Schaftquerschnitts unbeachtlich sein und der Schaftquerschnitt ist in diesen Bereichen zu interpolieren. Unter einem Querschnitt kann insbesondere ein Schnitt senkrecht zur Längsachse des Werkstücks und/oder der Schraube verstanden werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, wobei einzelne Merkmale der nachfolgend gezeigten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Erfindung einzeln oder in beliebiger Kombination realisiert werden können. In den Figuren zeigen schematisch:
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1 bis 5: ein Werkstück in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während der Fertigungssequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahrens, in 1 bis 4 in Seitenansicht und in 5 in perspektivischer Darstellung, wobei 5 eine erfindungsgemässe Betonschraube als Endprodukt zeigt;
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6: eine perspektivische Darstellung der Betonschraube aus 5 unter einem anderen Blickwinkel;
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7: die Walzbackenanordnung aus 4 in perspektivischer Darstellung, wobei der Übersichtlichkeit halber die endseitige Verdickung, welche den Schraubenkopf bildet, nicht dargestellt ist;
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8: die Walzbackenanordnung aus 4 in schematischer Querschnittsansicht;
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9 bis 11: gemessene Querschnitte einer Betonschraube, die in einem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde, an verschiedenen Axialpositionen längs des Schafts zur Verdeutlichung des unrunden Querschnitts im Spitzenbereich; und
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12: gemessene Rundheitsabweichungen von Schäften zweier Betonschrauben über dem Abstand von der jeweiligen Schraubenspitze, wobei das obere Punktediagramm mit den Dreieckspunkten eine Betonschraube mit drei Schneidausnehmungen repräsentiert, die in einem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde, und das untere Punktediagramm mit den Viereckspunkten eine Betonschraube mit vier Schneidausnehmungen.
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Die 1 bis 8 illustrieren ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Verfahrens, wobei die 1 bis 5 eine Stadienfolge vom unbearbeiteten Drahtstück (1) bis hin zum fertigen Endprodukt (5) zeigen.
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Wie 1 zeigt, beginnt das Verfahren damit, dass ein gerades Stück Metalldraht als Werkstück 11 bereitgestellt wird.
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Im folgenden Verfahrensschritt wird an einem Ende des Werkstücks 11 eine Verdickung 19 mit einer Aussensechskantstruktur angestaucht und dabei das in 2 gezeigte Vorprodukt erhalten.
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Im nächsten Verfahrensschritt wird die Verdickung 19 weiter zu einem Schraubenkopf 39 umgeformt. Im selben Verfahrensschritt werden an dem Ende des Werkstücks 11, welches der Verdickung 19 entgegengesetzt ist, mittels eines Umformprozesses drei Vertiefungen 16 in die Zylindermantelfläche des Werkstücks 11 eingeformt, beispielsweise indem das Ende des Werkstücks 11, welches der Verdickung 19 entgegengesetzt ist, in eine Matrize eingepresst wird. Das hierbei erhaltene Zwischenprodukt ist in 3, 4 und 8 dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind werden drei Vertiefungen 16, 16‘, 16‘‘ vorgesehen, die im Querschnitt des Schafts äquidistant angeordnet sind (vgl. 8).
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Sodann wird das Werkstück 11, wie in den 4, 7 und 8 gezeigt, zwischen zwei Walzwerkzeuge 61 und 62 eingebracht, welche als profilierte Gewindewalzbacken ausgebildet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Walzwerkzeug 61 ortsfest, wohingegen das zweite Walzwerkzeug 62 in Richtung des Pfeils von 7 linear bewegt wird. Hierdurch wird das Werkstück 11 in der in den 4, 7 und 8 mit einem Pfeil dargestellten Werkstück-Walzdrehrichtung in Drehung versetzt.
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Mittels der Walzwerkzeuge 61 und 62 wird an der Zylindermantelfläche des Werkstücks 11 eine Gewindewendel 13 oder auch mehrere Gewindewendeln angeformt. Wie insbesondere die 4 und 8 zeigen, wirken die Walzwerkzeuge 61 und 62 dabei auch auf den Bereich des Werkstücks 11, in welchem sich die Vertiefungen 16 befinden. Das beim Walzen erhaltene Produkt ist in den 5 und 6 dargestellt. Das in den 5 und 6 gezeigte Stadium stellt zugleich das Endprodukt dar. Beim Endprodukt, d.h. bei der Schraube, bildet die Verdickung 19 den Schraubenkopf 39 und die Gewindewendel 13 das Gewinde 33 der Schraube. Die drei umgeformten Vertiefungen 16 bilden drei Schneidausnehmungen 36 im Schaft 31.
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Wie die 5 und 6 zeigen, kann mittels des erfindungsgemässen Verfahrens eine erfindungsgemässe Schraube mit einem längs der Schraube variierenden Schaftquerschnitt erhalten werden. Hierbei weist der Schaft 31 in einem axialen Mittelbereich 77 einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. In einem Spitzenbereich 78 hingegen, der von der Spitze der Schraube ausgeht und/oder der sich auf der dem Schraubenkopf 39 entgegengesetzten Seite des Mittelbereichs 77 befindet, hat der Schaft 31 einen unrunden Querschnitt, das heisst die Krümmung der Schaftquerschnitte ist dort im jeweiligen Schaftquerschnitt nicht konstant, sondern ändert sich in Umfangsrichtung.
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Die 9 bis 11 zeigen mit durchgezogener Linie Schaftquerschnitte im Spitzenbereich, die an einer realen Schraube gemessen wurden, sowie mit Punktlinie eine theoretische Kreisform. 9 zeigt dabei den Querschnitt im Abstand von 6 mm, 10 im Abstand von 12 mm und 11 im Abstand von 15 mm von der Spitze der Schraube, das heisst der Schnitt von 11 wurde näher am Schraubenkopf gemessen als der Schnitt von 9. Bei der Herstellung der gemessenen Schraube wurden entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 vor dem Gewindewalzschritt drei äquidistant angeordnete Vertiefungen 16, 16‘, 16‘‘ in die Mantelfläche des Werkstücks 11 eingebracht. Wie die 9 bis 11 zeigen, weist der gemessene Schaftquerschnitt im Spitzenbereich von einer Kreisform ab. Dabei hat der Schaftquerschnitt (ohne Gewinde und Schneidausnehmungen) eine an ein Dreieck angenäherte Form, mit drei Krümmungsmaxima und drei Krümmungsminima, ähnlich einem Reuleaux-Dreieck. Diese unrunde Form findet sich auch in dem Teil des Spitzenbereichs, der so weit weg von der Spitze ist, dass dort keine Schneidausnehmungen mehr vorhanden sind (siehe 10 und 11).
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Im Diagramm der 12 ist die gemessene Rundheitsabweichung Δr, also die Abweichung von einer idealen Kreisform, in mm über dem Abstand d in mm von der Schraubenspitze aufgetragen, und zwar einmal von der Schraube der 9 bis 11, welche mit drei äquidistanten Vertiefungen gefertigt wurden (oberes Punktediagramm „3CE“, mit Dreieckspunkten dargestellt), und zum zweiten von einer Schraube, die in analoger Weise, aber mit vier äquidistanten Vertiefungen gefertigt wurden (unteres Punktediagramm „4CE“, mit Viereckspunkten dargestellt). Wie 12 zeigt, ist der Schaft der Schraube mit drei Vertiefungen im Spitzenbereich ausgeprägt unrund, und nähert erst mit zunehmendem Abstand von der Spitze an einen Kreisquerschnitt an, wohingegen die Schraube mit vier Vertiefungen überall einen nahezu kreisrunden Schaftquerschnitt hat.
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Wie die 10 und 11 sowie die 5 und 6 zeigen, erstreckt sich der Spitzenbereich 78 mit dem unrunden Querschnitt axial weiter zum Schraubenkopf 39 hin als die Schneidausnehmungen 36.
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Ein möglicher Mechanismus, der zu der beobachteten örtlich unrunden Schaftform bei ungerader Vertiefungszahl führen kann, ist in 8 erkennbar. Wie 8 zeigt, liegt aufgrund der äquidistanten Anordnung und der ungeraden Anzahl jeder der drei Vertiefungen 16, 16‘ und 16‘‘ im Querschnitt des Werkstücks 11 betrachtet jeweils ein vertiefungsfreier Bereich 96, 96‘ beziehungsweise 96‘‘ gegenüber. In dem in 8 dargestellten Momentzustand wirkt die Walzbacke 62 auf den vertiefungsfreien Bereich 96. Diametral gegenüberliegend zum vertiefungsfreien Bereich 96 ist die Vertiefung 16 im Werkstück 11 angeordnet. Aufgrund dieser Vertiefung 16 bewirkt die gegenüberliegende Walzbacke 61 keinen Gegendruck, was dazu führen kann, dass das Werkstück 11 an seiner Spitze nach unten zur Walzbacke 61 hin gebogen wird und sich somit sein Zentrum verschiebt. Dies kann eine Art Taumelbewegung im Spitzenbereich bewirken, die zur beobachteten Verformung führen kann.
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Wie in 8 am Beispiel der ersten Vertiefung 16 gezeigt ist, können die Vertiefungen 16, 16‘, 16‘‘ im Mantel des Werkstücks 11 auch im Querschnitt des Werkstücks 11 asymmetrisch sein. Insbesondere kann diejenige Flanke 17 der ersten Vertiefung 16, welche in der Werkstück-Walzdrehrichtung vorausläuft, steiler ausgeführt sein als die gegenüberliegende Flanke 18 der ersten Vertiefung 16.
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Die Eindrehrichtung der Gewindewendel 13 beziehungsweise des Gewindes 33 ist in 5 mit einem Pfeil gezeigt. Sie kann insbesondere der Werkstück-Walzdrehrichtung beim Gewindewalzen (siehe Pfeil in 4, 7 und 8) entgegengerichtet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011274516 A [0003]
- EP 2233757 A2 [0003]
