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Die Erfindung betrifft eine Betonschraube gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Betonschraube ist ausgestattet mit einem Schaft und einem am Schaft angeordneten Gewinde mit einer Gewindewendel und einem Gewindegrund. Die Erfindung betrifft ferner eine Walzbacke zum Herstellen einer Betonschraube gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 11 mit einer Vielzahl von Nuten zum Walzen eines Gewindes. Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren gemäss Anspruch 14 für eine erfindungsgemässe Betonschraube.
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Eine gattungsgemässe Betonschraube ist beispielsweise aus
EP 2 233 757 A2 bekannt. Diese Schrift lehrt, in der Mantelfläche des Schafts der Betonschraube Schneidausnehmungen vorzusehen, die von scharfen Kanten begrenzt sind. Diese Kanten können als Schneidkanten dienen, die ein nicht ideal zylindrisches Bohrloch beim Eindrehen der Schraube aufweiten können. Daher können aufgrund der Schneidausnehmungen auch Betonschrauben mit relativ grossem Kerndurchmesser mit relativ geringen Eindrehmomenten gesetzt werden, so dass relativ hohe Traglasten erzielt werden können. Ein Herstellungsverfahren für eine Betonschraube mit Schneidausnehmungen ist aus der
US 2011274516 A bekannt. Gemäss
US 2011274516 A wird zunächst ein Gewinde am Schraubenschaft angeformt. Anschliessend werden mittels schräggestellter Fräsräder Kerben aus dem Schaft und dem Gewinde herausgefräst, welche die Schneidausnehmungen bilden.
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Aus der
EP 1 738 844 A1 ist eine Walzbacke für Schrauben mit Bohrspitze und Schabenut bekannt, wobei die Schabenut mittels der Walzbacke in einem Arbeitsgang beim Walzen des Gewindes eingewalzt wird. Hierfür weist die Walzbacke der
EP 1 738 844 A1 Vorsprünge zum Einbringen der Schabenut auf. Die aus der
EP 1 738 844 A1 bekannten Schrauben mit Bohrspitze sind nicht für ein Betonsubstrat vorgesehen.
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Die
DE 38 23 834 A1 beschreibt eine Holzschraube mit am Zylinderkern des Gewindes vorgesehenen, bei der Schraubenherstellung erzeugten Eingriffsstellen von Mitnehmern, welche über den grössten Teil der Länge des Schraubengewindes in gleichmässigen Abständen verteilt am Zylinderkern angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betonschraube anzugeben, mit der bei besonders geringem Herstellungsaufwand und guter Setzbarkeit besonders gute Lastwerte erzielt werden können, sowie ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schraube anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Betonschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Walzbacke mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemässe Betonschraube ist dadurch gekennzeichnet, dass im Spitzenbereich des Schafts im Schaft zumindest eine Schneidausnehmung zum Aufweiten eines Bohrlochs vorgesehen ist, welche zumindest bereichsweise innerhalb des Gewindegrundes verläuft, ohne die Gewindewendel zu unterbrechen.
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Die Erfindung hat zum einen erkannt, dass eine axiale Überlagerung der Schneidausnehmungen mit dem Gewinde bei Betonschrauben häufig Vorteile mit sich bringt. Denn einerseits können die Schneidkanten den Weg für den Schaft besonders effizient dann freischneiden, wenn sie am Spitzenbereich der Schraube angeordnet sind. Andererseits kann es im Hinblick auf die Traglasten vorteilhaft sein, die Gewindewendel möglichst lang zu gestalten und sie vorzugsweise ebenfalls bis in den Spitzenbereich zu führen. Denn wenn die Gewindewendel tief in das Bohrloch reicht, werden Lasten tief in den Beton eingebracht, so dass ein verfrühtes Ausbrechen der Schraube verhindert ist. Die Erfindung hat aber nun weiter erkannt, dass die axiale Überlagerung der Schneidausnehmungen mit dem Gewinde unter bestimmten Umständen und bei bestimmten Anwendungen auch nachteilig sein kann. Denn wenn aufgrund dieser Überlagerung die Gewindewendel im Spitzenbereich durch die Schneidausnehmung unterbrochen wird, kann dies beinhalten, dass genau in dem Bereich, der für die tiefe Lasteinleitung in den Beton und somit für die Auszugslasten wesentlich verantwortlich ist, die Hinterschnittfläche verringert und/oder die tragende Gewindewendel geschwächt wird. Auf dieser Erkenntnis aufbauend schlägt die Erfindung vor, die Schneidausnehmung in das Gewinde hinein zu erstrecken, ohne jedoch die Gewindewendel mit der Schneidausnehmung zu unterbrechen. Hierdurch können die Vorteile realisiert werden, die aus einer Überlappung von Gewinde und Schneidausnehmung resultieren, ohne dass sich die Nachteile einstellen, die von einer Unterbrechung der Gewindewendel unter bestimmten Umständen resultieren können. Insbesondere kann somit eine Betonschraube bereitgestellt werden, mit der bei guter Setzbarkeit besonders gute Auszugslasten erzielt werden können. Darüber hinaus können Schneidausnehmungen, die das Gewinde nicht durchbrechen, wie weiter unten im Detail erläutert ist in besonders einfacher Weise in ein und demselben Prozessschritt gefertigt werden, so dass ein besonders geringer Herstellungsaufwand gegeben ist.
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Die Erfindung betrifft eine Betonschraube, also eine Schraube mit einer selbstschneidenden Gewindewendel, die unter Bildung eines Gegengewindes in einen Betonbaukörper eindrehbar ist. Die Schneidausnehmung weist, zweckmässigerweise an ihrem Rand, zumindest eine Schneidkante auf, mit der ein Betonbaukörper zum Aufweiten des Bohrlochs schneidbar ist. Die Schneidausnehmung bildet eine Vertiefung in der Mantelfläche des Schafts, die beim Aufweiten anfallendes Betonmehl aufnehmen kann, und somit eine kontinuierliche Schneidwirkung sicherstellen kann.
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Unter der Spitze des Schafts kann insbesondere das Ende des Schafts verstanden werden, welches bei der bestimmungsgemässen Verwendung der Schraube zuerst in das Bohrloch im Baukörper eingebracht wird und/oder das Ende, welches einem gegebenenfalls vorhandenen Schraubenkopf gegenüberliegt. Unter dem Spitzenbereich kann ein zusammenhängender Bereich verstanden werden, der in der Nähe der Spitze verläuft und/oder die Spitze umfasst. Insbesondere kann unter dem Spitzenbereich ein Bereich verstanden werden, in dem die selbstschneidende Gewindewendel anfängt. Bei einer Betonschraube läuft die Spitze häufig nicht spitz zu, sondern weist eine ebene Stirnfläche auf, da Betonschrauben in der Regel zwar selbstschneidend, aber nicht selbstbohrend sind.
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Unter dem Gewindegrund kann nach der Erfindung insbesondere der Bereich verstanden werden, der von der Gewindewendel eingeschlossen wird, also der Bereich des Gewindes, der, in Längsrichtung des Gewindes und/oder des Schafts betrachtet, auf zwei gegenüberliegenden Seiten von der Gewindewendel begrenzt wird. Erfindungsgemäss kann der Gewindegrund, wie für eine Betonschraube typisch, in Längsrichtung des Gewindes und/oder der Schraube betrachtet deutlich breiter als die Gewindewendel sein, vorzugsweise um zumindest den Faktor 2, 3 oder 4 breiter. Zusätzlich oder alternativ kann der Gewindegrund, wie für eine Betonschraube typisch, im Längsschnitt der Schraube betrachtet zumindest annähernd eben sein. Der Gewindegrund, der auch als Gewindenut bezeichnet werden kann, kann insbesondere durch die Mantelfläche des Schafts gebildet sein. Der Gewindegrund und/oder die Gewindewendel ist beziehungsweise sind geeigneterweise spiralförmig ausgeführt. Zweckmässigerweise weist der Schaft zumindest bereichsweise eine zylindrische Mantelfläche auf. Vorzugsweise ist die erfindungsgemässe Gewindewendel komplett durchgängig, also nirgendwo unterbrochen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Schneidausnehmung von der Gewindewendel des Gewindes zumindest einmal unterbrochen wird. Gemäss dieser Ausführungsform weist die Schneidausnehmung zumindest zwei Teilbereiche auf, die durch die Gewindewendel voneinander getrennt sind. Die beiden Teilbereiche fluchten vorzugsweise miteinander, insbesondere können sie auf einer Geraden liegen. Gemäss dieser Ausführungsform kann eine in Längsrichtung der Schraube besonders ausgedehnte und damit wirkungsvolle Schneidausnehmung realisiert werden.
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Grundsätzlich kann die Schneidausnehmung vollständig innerhalb des Gewindegrundes verlaufen, ohne die Gewindewendel zu unterbrechen. Besonders bevorzugt ist es aber, dass die Schneidausnehmung bereichsweise ausserhalb des Gewindegrundes verläuft. Demgemäss erstreckt sich die Schneidausnehmung bereichsweise ausserhalb des Gewindes, also auch in einen Bereich der Schaftmantelfläche, der in Längsrichtung des Schafts betrachtet nur auf einer Seite von der Gewindewendel begrenzt wird. Dies ermöglicht es, die Schneidausnehmung besonders nahe zur Spitze der Schraube hin zu führen, so dass das Bohrloch besonders wirksam aufgeweitet werden kann. Hierdurch kann unter anderem eine Verjüngung des Schafts am Spitzenbereich entbehrlich werden, ohne dass die Setzbarkeit leidet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schneidausnehmung zur Stirnseite des Schafts hin offen ist. Vorzugsweise ist gemäss dieser Ausführungsform die Schneidausnehmung bei einer Draufsicht auf die Spitze mit Blickrichtung in Längsrichtung des Schafts sichtbar. Diese Ausführungsform kann die Setzbarkeit noch weiter verbessern, zum einen weil hiermit die Schneidwirkung schon unmittelbar an der Spitze eintritt, zum anderen weil hiermit eine Abfuhr von Betonmehl aus den Schneidausnehmungen heraus besonders einfach möglich ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Schneidausnehmung zumindest bereichsweise innerhalb der ausgehend vom Gewindeanfang ersten Windung des Gewindegrundes verläuft. Auch hierdurch kann eine Schneidwirkung nahe der Spitze und somit eine besonders gute Setzbarkeit realisiert werden. Unter dem Gewindeanfang kann in fachüblicher Weise das Ende des Gewindes verstanden werden, welches beim Eindrehen der Schraube zuerst in den Betonbaukörper einschneidet. Unter der ersten Windung des Gewindegrundes können insbesondere die ersten 360° des Umlaufweges des Gewindegrundes um die Längsachse des Schafts verstanden werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, dass die Tiefe der Schneidausnehmung zumindest das 0,05-fache, vorzugsweise zumindest das 0,1-fache des Schaftdurchmessers beträgt. Solche relativ tiefen Schneidausnehmungen können das beim Aufweiten des Bohrlochs anfallende Betonmehl besonders gut aufnehmen. Die Tiefe kann insbesondere in Radialrichtung des Schafts gemessen werden.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, dass die Schneidausnehmung im Querschnitt des Schafts betrachtet asymmetrisch ist. Insbesondere kann die Schneidausnehmung zur Radialrichtung des Schafts asymmetrisch sein. Durch die asymmetrische Ausgestaltung kann der Umformwiderstand beim Anformen der Schneidausnehmung reduziert werden, ohne dass es zu wesentlichen Funktionseinbussen der Schraube kommt.
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Besonders zweckmässig ist es, dass eine in Einschraubrichtung der Gewindewendel vorauslaufende Flanke der Schneidausnehmung im Querschnitt des Schafts betrachtet flacher bezüglich der Mantelfläche des Schafts verläuft als eine in Einschraubrichtung nachlaufende Flanke der Schneidausnehmung. Die in Einschraubrichtung nachlaufende Flanke ist diejenige Flanke, die bei der fertigen Betonschraube den Beton beim Einschrauben schneidet. An dieser Flanke ist für eine gute Schneidwirkung ein steiler Winkel vorteilhaft. Die gegenüberliegende, in Einschraubrichtung der Gewindewendel vorauslaufende Flanke der Schneidausnehmung hat hingegen in der Regel allenfalls eine nachrangige Schneidfunktion. Diese Flanke wird bevorzugt flach ausgeführt, da hiermit die Schneidausnehmung mit einer grossen Oberfläche ausgestaltet werden kann, so dass die Schneidausnehmung besonders zuverlässig Betonmehl aufnehmen kann. Unter einem flachen Flankenverlauf kann insbesondere verstanden werden, dass die besagte Flanke im Querschnitt des Schafts betrachtet mit einer Tangente an die Mantelfläche des Schafts, welche am Übergang der Mantelfläche in die besagte Flanke entspringt, nur einen kleinen Winkel einschliesst.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass im Schaft zumindest eine weitere Schneidausnehmung vorgesehen ist, welche zum Freischneiden der Gewindewendel in der Fortsetzung der Gewindewendel liegt. Eine solche weitere Schneidausnehmung, die in der Fortsetzung, also in der fiktiven Verlängerung der helixförmigen Gewindewendel liegt, kann den Bereich der Gewindewendel freischneiden und das Setzen der Schraube somit noch weiter vereinfachen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Spitzenbereich des Schafts im Schaft eine Vielzahl von Schneidausnehmungen zum Aufweiten des Bohrlochs vorgesehen sind, welche zumindest bereichsweise innerhalb des Gewindegrundes verlaufen, ohne die Gewindewendel zu unterbrechen. Durch die Vielzahl der gleichartigen Schneidausnehmungen kann eine über den Umfang der Schraube verteilte und somit besonders gleichmässige Schneidwirkung erzielt werden, was den Setzvorgang weiter unterstützen kann
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Es kann bevorzugt zumindest eine Zusatzgewindewendel vorgesehen sein, die zumindest bereichsweise im Gewindegrund verläuft, insbesondere auf der dem Spitzenbereich gegenüberliegenden Seite des Gewindes. Eine solche Zusatzgewindewendel kann beispielsweise zur Zentrierung dienen und/oder eine zusätzliche Sicherung gegen ein Herausdrehen der Schraube bilden. Geeigneterweise weist die Zusatzgewindewendel eine geringere Anzahl von Windungen auf als die Gewindewendel und/oder ist die Höhe der Zusatzgewindewendel kleiner oder gleich der Höhe der Gewindewendel. Bei einem mehrgängigen Gewinde kann die Zusatzgewindewendel auch zum Einschneiden in den Beton dienen und ähnliche Dimensionen aufweisen wie die Gewindewendel.
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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 Polygonstruktur, vorzugsweise einen Aussensechskant, aufweisen.
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Die Erfindung kann insbesondere im Zusammenhang mit Betonschrauben mit relativ dickem Schaft zum Einsatz kommen, also zum Beispiel bei solchen Schrauben, bei denen das Verhältnis des Aussendurchmessers des Gewindes zum Kerndurchmesser des Schafts 1,1 bis 1,4 beträgt. Bei derartigen Schrauben können die an den Schneidausnehmungen gebildeten Schneidkanten besonders wirkungsvoll sein. Die Schraube besteht vorzugsweise aus einem Metallmaterial.
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Eine erfindungsgemässe Walzbacke zum Herstellen einer Betonschraube, vorzugsweise zum Herstellen einer in diesem Text beschriebenen Betonschraube, ist ausgebildet mit einer Vielzahl von Nuten zum Walzen eines Gewindes. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Vorsprung zum Walzen einer Schneidausnehmung aufweist, der die Nuten zum Walzen des Gewindes nicht unterbricht. Mit einer solchen Walzbacke können in besonders einfacher Weise Schrauben mit Schneidausnehmungen gefertigt werden, welche die Gewindewendeln der Schraubengewinde intakt lassen. Wie schon oben erläutert können hiermit wiederum bei guter Setzbarkeit besonders gute Auszugslasten erzielt werden. Damit die Nuten zum Walzen eines Gewindes geeignet sind, bilden sie bevorzugt ein Gewindegegenprofil. Vorzugsweise ist der Vorsprung von zumindest einer der Nuten unterbrochen.
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Bei der Walzbacke handelt es sich bevorzugt um eine Flachwalzbacke, also insbesondere um eine Walzbacke mit einer im Wesentlichen ebenen Arbeitsfläche, die bevorzugt im Walzprozess ausschliesslich linear bewegt wird.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Walzbacke zumindest einen Vorsprungsatz bestehend aus mehreren Vorsprüngen zum mehrstufigen Walzen ein und derselben Schneidausnehmung aufweist. Es sind also mehrere Vorsprünge vorgesehen, welche ein und dieselbe Schneidausnehmung nacheinander beaufschlagen und umformen. Diese Vorsprünge bilden einen Vorsprungsatz. Gemäss dieser Ausführungsform können auch tiefe Schneidausnehmungen bei besonders guter Gewindequalität gewalzt werden. Sofern die Schraube mehrere Schneidausnehmung aufweist, können mehrere Vorsprungsätze vorhanden sein, die jeweils eine der Schneidausnehmungen schrittweise umformen. Die verschiedenen Vorsprungsätze können insbesondere ineinandergreifen und eine Interdigitalstruktur bilden.
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Für ein gutes Walzresultat ist es besonders vorteilhaft, dass die Höhe der Vorsprünge des Vorsprungsatzes zumindest bereichsweise in Arbeitsrichtung der Walzbacke zunimmt. Unter der Arbeitsrichtung kann insbesondere die Richtung verstanden werden, in der sich das Werkstück beim Walzen auf der Walzbacke bewegt.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemässen Betonschraube werden sowohl die Gewindewendel als auch die Schneidausnehmung im selben Gewindewalzprozess geformt, vorzugsweise mittels einer erfindungsgemässen Walzbacke. Demgemäss ist die Schneidkantenfertigung im umformenden Fertigungsprozess für das Gewinde integriert, so dass eine besonders einfache und schnelle Fertigung gegeben ist.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Schneidausnehmung durch mehrere Vorsprünge geformt wird, die hintereinander auf ein und derselben Walzbacke angeordnet sind. Gemäss dieser Ausführungsform können auch tiefe Schneidausnehmungen bei besonders guter Gewindequalität gewalzt werden.
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Geeigneterweise wird der gegebenenfalls vorhandene Schraubenkopf der Schraube vor dem Gewindewalzprozess angestaucht. Die erfindungsgemässe Schraube kann am Schaft ausser der Schneidausnehmung oder den Schneidausnehmungen auch Eingriffsstellen von Mitnehmern aufweisen, die an der erfindungsgemässen Walzbacke angeordnet sind. Diese Eingriffsstellen sind aber, insbesondere aufgrund ihrer Geometrie, in der Regel nicht dafür vorgesehen, ein Bohrloch aufzuweiten.
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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 Rahmen der Erfindung einzeln oder in beliebiger Kombination realisiert werden können. In den Figuren zeigen schematisch:
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1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Betonschraube in Seitenansicht;
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2: die Schraube aus 1 in Querschnittsansicht;
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3: die Schraube aus 1 in perspektivischer Darstellung;
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4 bis 6: ein Werkstück in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während der Fertigungssequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahrens zum Herstellen einer Betonschraube;
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7: die erfindungsgemässe Walzbackenanordnung aus 6 in perspektivischer Darstellung, wobei der Übersichtlichkeit halber der Schraubenkopf nicht dargestellt ist; und
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8: die Walzbackenanordnung aus 6 in Seitenansicht, wobei abermals der Schraubenkopf der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.
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Eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Betonschraube ist in den 1 bis 3 dargestellt. Die Schraube weist einen zylindrischen Schaft 31 auf, an dessen einen Ende ein Schraubenkopf 39 ausgebildet ist, der eine als Aussensechskant ausgebildete Polygonstruktur zur formschlüssig drehfesten Kopplung mit einem Setzwerkzeug, zum Beispiel einem Schlagschrauber aufweist. An seinem gegenüberliegenden Ende, also im Bereich der Spitze, welche zuerst in das Bohrloch eingebracht wird, weist der Schaft der Betonschraube eine im Wesentlichen flache Stirnseite 43 auf.
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An der Mantelfläche des Schafts 31 ist ein Gewinde 33 ausgebildet, welches eine spiralförmige Gewindewendel 13 und einen von der Gewindewendel 13 begrenzten spiralförmigen Gewindegrund 14 aufweist. Unter dem Gewindegrund 14 kann insbesondere der Oberflächenbereich des Schafts 31 verstanden werden, der in Längsrichtung des Schafts 31 betrachtet auf zwei axial gegenüberliegenden Seiten von der Gewindewendel 13 begrenzt wird.
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Der Anfang der Gewindewendel 13 liegt im Bereich der Spitze der Betonschraube, das heisst im Spitzenbereich 41. Im Bereich des Gewindeendes, also auf der dem Spitzenbereich 41 gegenüberliegenden Seite des Gewindes 33 ist mittig im Gewindegrund 14 eine Zusatzgewindewendel 15 ausgebildet. Während die Gewindewendel 13 vorzugsweise zumindest vier Windungen aufweist, umfasst die Zusatzgewindewendel 15 nur etwa eine Windung. Die Gewindewendel 13 fängt vorzugsweise unmittelbar an der Stirnseite 43 an, kann hiervon aber auch ein Stück weit beabstandet sein. Die Betonschraube kann in der in den 2 und 3 mit einem Pfeil gekennzeichneten Einschraubrichtung 81 des Gewindes 33 selbstschneidend in ein Bohrloch in einem Betonbaukörper eingedreht werden.
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Im Spitzenbereich 41 weist die Betonschraube eine Vielzahl von Schneidausnehmungen auf, im dargestellten Ausführungsbeispiel sechs, die in die Mantelfläche des Schafts 31 eingebracht sind, wobei beispielhaft eine der sechs Schneidausnehmungen mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichnet ist. Die Schneidausnehmungen weisen an ihren Rändern am Übergang zur zylindrischen Mantelfläche des Schafts 31 Schneidkanten auf, die dazu dienen können, ein nicht ideal zylindrisches und/oder zu enges Bohrloch beim Eindrehen der Schraube aufzuweiten. Das hierbei anfallende Betonmehl kann von den Schneidausnehmungen zumindest teilweise aufgenommen und/oder abgefördert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Schneidausnehmungen parallel zueinander und parallel zur Längsrichtung des Schafts 31. Grundsätzlich könnten die Schneidausnehmungen auch winklig zueinander und/oder zur Längsachse angeordnet sein.
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Wie insbesondere die 1 und 3 zeigen, ist die Schneidausnehmung 36 zweiteilig mit zwei Teilbereichen 36‘ und 36‘‘ ausgebildet. Die beiden Teilbereiche 36‘ und 36‘‘ der Schneidausnehmung 36 fluchten miteinander, das heisst der erste Teilbereich 36‘ liegt in der Verlängerung des zweiten Teilbereichs 36‘‘, wobei die beiden Teilbereiche 36‘, 36‘‘ durch die Gewindewendel 13 voneinander getrennt sind. Der erste Teilbereich 36‘ liegt vollständig innerhalb des Gewindegrundes 14, wohingegen der zweite Teilbereich 36‘‘ ausserhalb des Gewindegrundes 14, also in einem Bereich liegt, der sich so nahe an der Spitze der Schraube befindet, dass er in Längsrichtung des Schafts 31 betrachtet nur auf einer Seite von der Gewindewendel 13 begrenzt wird. Wie insbesondere 3 zeigt, reicht die Schneidausnehmung 36 an ihrem zweiten Teilbereich 36‘‘ bis zur Stirnseite 43 des Schafts 31 hin, so dass die Schneidausnehmung 36 zur Stirnseite 43 hin offen ist. Die Gewindewendel 13 ist komplett durchgängig, das heisst keine der Schneidausnehmungen unterbricht die Gewindewendel 13.
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Wie 2 zeigt, kann die Schneidausnehmung 36 im Mantel des Schafts 31 asymmetrisch im Querschnitt des Schafts 31 ausgebildet sein. Insbesondere kann diejenige Flanke 18, welche in der durch die Gewindewendel 13 definierten und in 1 und 3 mit einem Pfeil gekennzeichneten Einschraubrichtung 81 nachläuft, steiler ausgeführt sein als die gegenüberliegende vorlaufende Flanke 19. Damit kann diejenige Flanke 18, die beim Einschrauben der fertigen Schraube gegen den umgebenden Beton wirkt, eine gute Schneidwirkung entfalten, wobei aufgrund der flachen Ausführung der zweiten Flanke 19 eine grosse Zugangsfläche in die Schneidausnehmung 36 gegeben ist, was einen besonders zuverlässigen Materialtransport von Betonmehl in die Schneidausnehmung 36 erlauben kann. Die in den 1 und 3 mit einem Pfeil gekennzeichnete Einschraubrichtung 81 der Gewindewendel 13 beziehungsweise des Gewindes 33 kann insbesondere der Werkstück-Walzdrehrichtung 84 beim Gewindewalzen, die in den 6 und 7 mit einem Pfeil gekennzeichnet ist, entgegengerichtet sein.
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Die 4 bis 8 illustrieren ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer erfindungsgemässen Schraube, wobei die 4 bis 6 eine Stadienfolge ausgehend von einem unbearbeiteten Drahtstück zeigen.
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Wie 4 zeigt, beginnt das Verfahren damit, dass ein gerades Stück Metalldraht als Werkstück 11 bereitgestellt wird.
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Im folgenden Verfahrensschritt, der mehrere einzelne Umformschritte umfassen kann, wird an einem Ende des Werkstücks 11 der Schraubenkopf 39 mit Aussensechskantstruktur angestaucht und dabei das in 5 gezeigte Vorprodukt erhalten.
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Sodann wird das Werkstück 11, wie in den 6 bis 8 gezeigt, zwischen zwei erfindungsgemässe Walzbacken 61 und 62 eingebracht, welche insbesondere als Flachwalzbacken ausgebildet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Walzbacke 61 ortsfest, wohingegen die zweite Walzbacke 62 in der Bewegungsrichtung 86 linear bewegt wird. Durch die Bewegung der Walzbacken 61 und 62 relativ zueinander wird das Werkstück 11 in Werkstück-Walzdrehrichtung 84 in Drehung versetzt und dabei relativ zur zweiten Walzbacke 62 in Arbeitsrichtung 88 der zweiten Walzbacke 62 bewegt. Eine analoge Bewegung ist relativ zur ersten Walzbacke 61 gegeben.
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In dem in den 6 bis 8 gezeigten Walzprozess wird zum einen das Gewinde 33 mit der Gewindewendel 13 an die Mantelfläche des Schafts 31 angewalzt und zum anderen werden die Schneidausnehmungen 36 in die Mantelfläche des Schafts 31 eingewalzt. Als Endprodukt wird die Schraube der 1 bis 3 erhalten.
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Wie die 6 bis 8 zeigen, weist die erfindungsgemässe Walzbacke 62 an ihrer in 8 parallel zur Zeichenebene verlaufenden Arbeitsfläche eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Nuten 64 auf, die zum Formen der Gewindewendel 13 dienen, und die als solche eine Gegenform des Gewindes 33 aufweisen. Darüber hinaus weist Walzbacke 62 eine Vielzahl von Vorsprüngen 66 auf, welche die Schneidausnehmungen 36 in den Schaft 31 eindrücken.
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Die Walzbacke 62 besteht aus einem Hauptteil 68 und einer austauschbaren Platte 69, die über Schrauben lösbar mit dem Hauptteil 68 verbunden ist. Die Arbeitsfläche der Walzbacke 62 erstreckt sich sowohl über das Hauptteil 68 als auch über die austauschbare Platte 69. Sämtliche Vorsprüngen 66 für die Schneidausnehmungen 36, zumindest aber eine Teilmenge hiervon, sind vorzugsweise auf der austauschbaren Platte 69 angeordnet. Die Nuten 64 für das Gewinde 33 verlaufen sowohl auf dem Hauptteil 68 als auch auf der austauschbaren Platte 69.
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Die Vorsprünge 66 für die Schneidausnehmungen 36 verlaufen quer zur Arbeitsrichtung 88 betrachtet versetzt zu den Nuten 64 und unterbrechen den Verlauf der Nuten 64 nicht. Jede der Schneidausnehmungen 36 wird nicht durch einen Vorsprung 66 alleine, sondern schrittweise durch mehrere in Arbeitsrichtung 88 hintereinander angeordnete Vorsprünge 66 geformt, das heisst zum Formen einer Schneidausnehmung 36 wird ein Bereich des Schafts 31 von mehreren Vorsprüngen 66 nacheinander beaufschlagt. Die Gesamtheit aller Vorsprünge 66, die eine der Schneidausnehmung 36 umformen, bilden einen Vorsprungsatz, wobei in 8 beispielhaft zwei unterschiedliche Vorsprungsätze 67‘ und 67‘‘ für zwei unterschiedliche Schneidausnehmungen 36 gekennzeichnet sind. Besonders bevorzugt ist es, dass die Höhe der Vorsprünge 66 eines Vorsprungsatzes 67 zumindest bereichsweise längs der Arbeitsrichtung 88 zunimmt, so dass die entsprechende Schneidausnehmung sukzessive tiefer eingeformt wird.
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Die erste Walzbacke 61 ist analog zur zweiten Walzbacke 62 mit Nuten und Vorsprüngen, gegebenenfalls auch mit Vorsprungsätzen, Hauptteil und/oder austauschbarer Platte ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2233757 A2 [0002]
- US 2011274516 A [0002, 0002]
- EP 1738844 A1 [0003, 0003, 0003]
- DE 3823834 A1 [0004]
