DE102019123258A1

DE102019123258A1 - Concrete screw

Info

Publication number: DE102019123258A1
Application number: DE102019123258.9A
Authority: DE
Inventors: Jonas Wälder; Sebastian Schilling
Original assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betonschraube (1) mit einem sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Schaft (2) und mit einem Außengewinde (11), das den Schaft (2) wendelförmig umläuft und das mit dem Schaft (2) fest verbunden ist. Erfindungsgemäß weist das Außengewinde (11) einen Schneidabschnitt (10) mit einem Schneidelement (13) zum Einschneiden in Beton auf, das durch Kaltumformung verfestigt ist.

The invention relates to a concrete screw (1) with a shank (2) extending along a longitudinal axis (L) and with an external thread (11) which extends helically around the shank (2) and which is firmly connected to the shank (2). According to the invention, the external thread (11) has a cutting section (10) with a cutting element (13) for cutting into concrete, which is hardened by cold working.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonschraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a concrete screw with the features of the preamble of claim 1.

Eine Betonschraube ist eine Schraube, die einen Schaft aufweist, an dem ein Außengewinde angeordnet ist, mit dem ein Innengewinde in einen mineralischen Ankergrund wie Beton eingeschnitten werden kann. Das Außengewinde weist hierzu zumindest abschnittsweise eine Härte und Festigkeit auf, die ein Einschneiden in Beton ermöglicht. Mit einer Betonschraube kann ein Anbauteil, beispielsweise eine Stahlkonsole, am Ankergrund befestigt werden. Um ein Einschneiden des Innengewindes in Beton oder einen anderen mineralischen Ankergrund zu ermöglichen, bestehen Betonschrauben üblicherweise aus einem gehärteten Kohlenstoffstahl. Wird die Betonschraube allerdings im Bauwesen im Außenbereich eingesetzt, besteht die Gefahr, dass eine aus Kohlenstoffstahl gefertigte Betonschraube korrodiert. Zur Verwendung im Außenbereich sind daher Betonschrauben bekannt, bei denen der Schaft und ein Teil des Außengewindes aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff besteht.A concrete screw is a screw that has a shaft on which an external thread is arranged, with which an internal thread can be cut into a mineral anchor base such as concrete. For this purpose, the external thread has a hardness and strength, at least in sections, which enables it to be cut into concrete. An attachment, such as a steel bracket, can be attached to the anchor base with a concrete screw. In order to enable the internal thread to be cut into concrete or another mineral anchor base, concrete screws are usually made of a hardened carbon steel. However, if the concrete screw is used outdoors in construction, there is a risk that a concrete screw made of carbon steel will corrode. Concrete screws are therefore known for use outdoors, in which the shaft and part of the external thread consist of a corrosion-resistant material.

Eine derartige Betonschraube ist aus der Europäischen Patentschrift EP 2 185 829 B1 bekannt. In dieser Patentschrift ist eine Betonschraube mit einem Schaft aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff beschrieben. Das Außengewinde besteht aus einer Wendel mit mehreren Windungen, die mit dem Schaft formschlüssig verbunden ist. Die vorderen zwei bis drei Windungen der Wendel dienen als Schneidabschnitt zum Einschneiden des Innengewindes in die Bohrlochwand. Der Schneidabschnitt besteht aus einem nicht-korrosionsbeständigen, gehärteten Kohlenstoffstahl mit einer zum Einschneiden in die Bohrlochwand ausreichenden Härte und Festigkeit. Ein hinterer Teil der Wendel ist dagegen aus einem korrosionsbeständigen Federstahl hergestellt, der als Tragabschnitt wirkt. Weitere derartige Betonschrauben sind beispielsweise aus der Europäischen Patentschrift EP 2 501 944 B1 und der internationalen Anmeldung WO 2017/060214 A1 bekannt.Such a concrete screw is from the European patent EP 2 185 829 B1 known. This patent describes a concrete screw with a shaft made of a corrosion-resistant material. The external thread consists of a spiral with several turns, which is positively connected to the shaft. The front two to three turns of the helix serve as a cutting section for cutting the internal thread into the borehole wall. The cutting section consists of a non-corrosion-resistant, hardened carbon steel with sufficient hardness and strength for cutting into the borehole wall. A rear part of the helix, on the other hand, is made of corrosion-resistant spring steel, which acts as a support section. Further such concrete screws are, for example, from the European patent EP 2 501 944 B1 and international registration WO 2017/060214 A1 known.

Eine Alternative zur Ausbildung des Außengewindes einer Betonschraube mit einer Wendel, die mehrere Windungen aus gehärtetem Kohlenstoffstahl aufweist, ist das Einfügen von Schneidelementen ausreichender Härte und Festigkeit in ein am Ankerschaft durch Walzen ausgebildetes Gewinde. Aus der Europäischen Patentschrift EP 2 204 244 B1 ist eine derartige Betonschraube bekannt. Der Schaft und das Außengewinde dieser Betonschraube bestehen aus einem korrosionsbeständigen Metall. Das Außengewinde ist mit dem Schaft aus einem Rohling bzw. einem Drahtabschnitt durch Umformen und Gewindewalzen gefertigt. In einem vorderen Schneidabschnitt sind in das relativ weiche Außengewinde Schneidkörper aus einem Hartstoff hoher Festigkeit eingesetzt und verschweißt, die das Gewinde harmonisch fortsetzen und ein Einschneiden des Außengewindes in Beton ermöglichen.An alternative to forming the external thread of a concrete screw with a helix that has several turns of hardened carbon steel is to insert cutting elements of sufficient hardness and strength into a thread formed on the anchor shaft by rolling. From the European patent specification EP 2 204 244 B1 such a concrete screw is known. The shaft and the external thread of this concrete screw are made of a corrosion-resistant metal. The external thread is made with the shank from a blank or a wire section by reshaping and thread rolling. In a front cutting section, cutting bodies made of a hard material of high strength are inserted and welded into the relatively soft external thread, which continue the thread harmoniously and enable the external thread to be cut into concrete.

Aufgabe der Erfindung ist es eine alternative Betonschraube vorzuschlagen, die einfach herstellbar ist.The object of the invention is to propose an alternative concrete screw that is easy to manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betonschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Betonschraube weist einen Schaft auf, der sich entlang einer Längsachse erstreckt. Typischerweise ist der Schaft als Rotationskörper um die Längsachse ausgebildet, insbesondere als Zylinder, der insbesondere lang gestreckt ist. Der Schaft weist an seinem hinteren Ende üblicherweise einen Schraubenkopf mit einer Werkzeugaufnahme für ein Drehwerkzeug auf. Die Werkzeugaufnahme kann beispielsweise als Außen- oder Innenmehrkant ausgebildet sein. Das vordere Ende der Schraube, das beim planmäßigen Einbringen in Einbringrichtung in ein Bohrloch zuerst in das Bohrloch eingeführt wird, wird üblicherweise als Schraubenspitze bezeichnet, auch wenn das vordere Ende nicht spitz oder kegelartig zulaufen muss, sondern beispielsweise auch als ebene Fläche ausgebildet sein kann.This object is achieved by a concrete screw with the features of claim 1. The concrete screw according to the invention has a shaft that extends along a longitudinal axis. The shaft is typically designed as a body of revolution about the longitudinal axis, in particular as a cylinder, which is in particular elongated. At its rear end, the shaft usually has a screw head with a tool holder for a turning tool. The tool holder can be designed, for example, as an outer or inner polygon. The front end of the screw, which is first inserted into the borehole when it is inserted in the direction of insertion into a borehole, is usually referred to as the screw tip, even if the front end does not have to be tapered or conical, but can also be formed, for example, as a flat surface.

Der Schaft der erfindungsgemäßen Betonschraube besteht üblicherweise aus einem Stahl. Für den Einsatz im Außenbereich im Bauwesen ist der Schaft vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen Stahl hergestellt. Ein „korrosionsbeständiger Stahl“ im Sinne dieser Erfindung ist ein Stahl, der mindestens 10,5 Masseprozent Chrom (Cr) und weniger als 1,2 Masseprozent Kohlenstoff (C) enthält und dadurch gegenüber nichtlegierten Stählen eine deutlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Im Allgemeinen Sprachgebrauch wird ein derartiger Stahl als Edelstahl bezeichnet. Insbesondere wird im Rahmen dieser Erfindung unter einem „korrosionsbeständiger Stahl“ ein Stahl verstanden, der ohne zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen als Befestigungsmittel im Baubereich im Außenbereich eingesetzt werden kann und einen entsprechend erforderlichen Korrosionswiderstand aufweist. Dies grenzt einen „korrosionsbeständiger Stahl“ gegenüber den sonst im Bauwesen üblichen un- oder niedriglegierten Kohlenstoffstählen ab, die mit einer galvanischen Verzinkung versehen üblicherweise nur für den Einsatz in trockenen Innenräumen bauaufsichtlich zugelassen sind. Insbesondere besteht der Schaft der erfindungsgemäßen Betonschraube aus einem korrosionsbeständigen Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10088-1:2014-12 oder einem Stahl, dessen Korrosionswiderstand dem des Stahls 1.4401 ähnlich, vergleichbar oder besser ist. Ein derartiger Stahl ist beispielsweise einer der Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4307, 1.4362 oder 1.4529 nach DIN EN 10088-1:2014-12 .The shaft of the concrete screw according to the invention usually consists of a steel. For use outdoors in construction, the shaft is preferably made of corrosion-resistant steel. A “corrosion-resistant steel” in the sense of this invention is a steel which contains at least 10.5% by mass of chromium (Cr) and less than 1.2% by mass of carbon (C) and thus has a significantly improved corrosion resistance compared to non-alloyed steels. In general parlance, such a steel is called stainless steel. In the context of this invention, in particular, a “corrosion-resistant steel” is understood to mean a steel which can be used as fastening means in the construction area in the exterior without additional corrosion protection measures and which has a correspondingly required corrosion resistance. This differentiates a “corrosion-resistant steel” from the unalloyed or low-alloyed carbon steels that are otherwise common in construction, which are usually only approved for use in dry interiors by the building authorities. In particular, the shank of the concrete screw according to the invention consists of a corrosion-resistant steel with the material number 1.4401 DIN EN 10088-1: 2014-12 or a steel whose corrosion resistance is similar, comparable or better than that of steel 1.4401. Such a steel is one of the steels, for example material numbers 1.4307, 1.4362 or 1.4529 DIN EN 10088-1: 2014-12 .

Die erfindungsgemäße Betonschraube weist ein Außengewinde auf, das den Schaft wendelförmig umläuft. Das Außengewinde besteht aus mehreren Windungen, wobei eine Windung den Schaft genau einmal mit einer Steigung umläuft. Das Außengewinde kann sich über die ganze Länge von der Schraubenspitze bis zum Schraubenkopf erstrecken. Es kann aber auch ein gewindefreier Abschnitt am Schaft vorgesehen sein, insbesondere zwischen einem vorderen Abschnitt des Schafts, an dem das Außengewinde angeordnet ist, und dem Schraubenkopf, der das hintere Ende der Betonschraube bildet. In radialer Richtung zur Längsachse erstreckt sich das Außengewinde vom Schaft nach außen weg. Die das Außengewinde bildende Wendel ist mit dem Schaft verbunden. Sie ist als Gesamtes oder zumindest in Teilen unabhängig vom Schaft hergestellt und durch Schweißen, Löten, Kleben und/oder durch Formschluss mit dem Schaft verbunden, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Am Schaft kann eine Nut vorgesehen sein kann, in die eine Wendel eingreift. Teile der Wendel können aber auch gemeinsam mit dem Schaft durch Umformen und Gewindewalzen hergestellt und am Schaft einstückig angeformt sein. Zum Einschneiden in eine Bohrlochwand aus Beton weist das Außengewinde einen Schneidabschnitt mit mindestens einem Schneidelement aus Stahl auf. Ein Schneidelement im Sinne der Erfindung ist ein Element, das eine Härte und Festigkeit aufweist, die es ermöglicht, ein Innengewinde in eine Bohrlochwand aus verdichtetem Normalbeton ohne Fasern der Festigkeitsklasse C20/25 nach DIN EN 206:2014-07 oder höher einzuschneiden. The concrete screw according to the invention has an external thread which runs helically around the shaft. The external thread consists of several turns, whereby one turn runs around the shaft exactly once with a pitch. The external thread can extend the entire length from the screw tip to the screw head. However, a thread-free section can also be provided on the shaft, in particular between a front section of the shaft, on which the external thread is arranged, and the screw head, which forms the rear end of the concrete screw. In the radial direction to the longitudinal axis, the external thread extends away from the shaft. The helix forming the external thread is connected to the shaft. It is produced as a whole or at least in parts independently of the shaft and is connected to the shaft by welding, soldering, gluing and / or by positive locking, this list not being exhaustive. A groove can be provided on the shaft, in which a helix engages. However, parts of the helix can also be produced together with the shaft by reshaping and thread rolling and integrally formed on the shaft. To cut into a borehole wall made of concrete, the external thread has a cutting section with at least one cutting element made of steel. A cutting element in the sense of the invention is an element that has a hardness and strength that enables an internal thread into a borehole wall made of compacted normal concrete without fibers of strength class C20 / 25 DIN EN 206: 2014-07 or cut in.

Zumindest das Schneidelement des Außengewindes ist kontaktfrei und unabhängig vom Schaft hergestellt. Das Schneidelement ist aber ebenfalls fest mit dem Schaft verbunden, wobei dies auch eine indirekte Verbindung, beispielsweise über weitere, an das Schneidelement angrenzende Teile des Außengewindes, einschließt. Unter „kontaktfrei und unabhängig“ soll verstanden werden, dass der Schaft und das Schneidelement räumlich getrennt voneinander hergestellt sind. Insbesondere werden der Schaft und das Schneidelement auf zwei unterschiedlichen Maschinen gefertigt und anschließend zusammengeführt, also verbunden. Ein Vorteil liegt darin begründet, dass bei einer Serienfertigung der erfindungsgemäßen Betonschraube die Schäfte und die Schneidelemente mit unterschiedlichen Taktzeiten hergestellt werden können. Unter „kontaktfrei und unabhängig“ ist weiter zu verstehen, dass das Schneidelement nicht durch ein additives Fertigungsverfahren auf dem Schaft hergestellt ist. Insbesondere ist das Schneidelement somit nicht durch ein temporär geschmolzenes Metall hergestellt, welches auf den Schaft aufgebracht wird.At least the cutting element of the external thread is made contact-free and independent of the shaft. However, the cutting element is also firmly connected to the shaft, this also including an indirect connection, for example via further parts of the external thread adjoining the cutting element. “Contact-free and independent” should be understood to mean that the shaft and the cutting element are made spatially separate from one another. In particular, the shaft and the cutting element are manufactured on two different machines and then brought together, that is to say connected. One advantage lies in the fact that the shafts and the cutting elements can be produced with different cycle times in a series production of the concrete screw according to the invention. “Contact-free and independent” is further understood to mean that the cutting element is not produced on the shaft by an additive manufacturing process. In particular, the cutting element is thus not made from a temporarily molten metal which is applied to the shaft.

Erfindungsgemäß ist das Schneidelement durch Kaltumformung verfestigt, was eine einfache, kostengünstige Serienproduktion der erfindungsgemäßen Betonschraube ermöglicht. Bei einer Kaltumformung des Stahls, also bei einer plastischen Umformung unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Stahls, kommt es zu einer Kaltverfestigung, durch die die Zugfestigkeit des Schneidelements erheblich ansteigt. Damit das Schneidelement in eine Bohrlochwand aus Beton einschneiden kann, wird Stahl, aus dem das Schneidelement hergestellt wird, durch eine Kaltumformung so verfestigt, dass er eine Festigkeit von mindestens 1500 N/mm² aufweist, insbesondere von mindestens 1800 N/mm², wobei hier die Festigkeit mit der Zugfestigkeit des Stahls nach DIN EN ISO 6892-1:2017-02 gleichzusetzen ist. Dagegen ist es ausreichend, wenn der Schaft der Betonschraube eine geringere Zugfestigkeit aufweist, insbesondere von mindestens 500 N/mm², insbesondere von mindestens 600 N/mm². Insbesondere wird der Stahl des Schneidelements durch Biegen, Walzen, Rundkneten oder Drahtziehen kaltverfestigt. Beim Drahtziehen wird ein Stück Draht insbesondere in seinem Querschnitt reduziert oder verändert, also verformt und dadurch verfestigt. Dabei kann der Querschnitt des Drahts beispielsweise von einem runden Ausgangsquerschnitt zu einem keilförmigen Querschnitt einer Gewindeflanke umgeformt werden. Vorzugsweise ist das Schneidelement ein durch Kaltumformung, insbesondere durch Drahtziehen verfestigter Draht.According to the invention, the cutting element is solidified by cold forming, which enables simple, inexpensive series production of the concrete screw according to the invention. Cold forming of the steel, i.e. plastic forming below the recrystallization temperature of the steel, results in strain hardening, which increases the tensile strength of the cutting element considerably. In order that the cutting element can cut into a borehole wall made of concrete, the steel from which the cutting element is made is strengthened by cold forming in such a way that it has a strength of at least 1500 N / mm ² , in particular of at least 1800 N / mm ² , whereby here the strength with the tensile strength of the steel DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 is to be equated. In contrast, it is sufficient if the shaft of the concrete screw has a lower tensile strength, in particular of at least 500 N / mm ² , in particular of at least 600 N / mm ² . In particular, the steel of the cutting element is work hardened by bending, rolling, kneading or wire drawing. During wire drawing, a piece of wire is reduced or changed, in particular in cross-section, that is, deformed and thereby solidified. The cross section of the wire can be formed, for example, from a round starting cross section to a wedge-shaped cross section of a thread flank. The cutting element is preferably a wire consolidated by cold forming, in particular by wire drawing.

Erfindungsgemäß müssen der Schaft, das Schneidelement des Außengewindes und/oder der nicht-schneidende Teil des Außengewindes nicht zwingend aus demselben Stahl bestehen. Beispielsweise kann der Schaft aus einem ersten korrosionsbeständigen Stahl hergestellt sein, während das Schneidelement aus einem Kohlenstoffstahl oder einem zweiten korrosionsbeständigen Stahl hergestellt ist. Dabei kann der nicht-schneidende Teil des Außengewindes durch Gewindewalzen einstückig am Schaft angeformt sein und wie der Schaft aus dem ersten korrosionsbeständigen Stahl bestehen. Der nicht-schneidende Teil des Außengewindes, der Tragabschnitt, weist dann eine gegenüber dem Schneidabschnitt reduzierte Festigkeit auf. Er kann daher nicht selbstständig in den Beton einschneiden, aber in das durch den Schneidabschnitt vorgeschnittenen Innengewinde eingreifen und zur Tragfähigkeit der Betonschraube wesentlich beitragen.According to the invention, the shaft, the cutting element of the external thread and / or the non-cutting part of the external thread do not necessarily have to consist of the same steel. For example, the shaft can be made of a first corrosion-resistant steel, while the cutting element is made of a carbon steel or a second corrosion-resistant steel. The non-cutting part of the external thread can be integrally formed on the shaft by thread rolling and, like the shaft, can consist of the first corrosion-resistant steel. The non-cutting part of the external thread, the support section, then has a reduced strength compared to the cutting section. He can therefore not cut into the concrete independently, but can engage in the internal thread pre-cut by the cutting section and make a significant contribution to the load-bearing capacity of the concrete screw.

Für eine besonders kostengünstige Serienproduktion besteht das Schneidelement vorzugsweise aus einem handelsüblichen Kohlenstoffstahl, wobei der Begriff „Kohlenstoffstahl“ hier nicht- oder nur niedriglegierte Stähle meint. Diese Stähle sind im Regelfall kostengünstig im Einkauf und gut zu bearbeiten. Beispielsweise besteht das Schneidelement aus einem Kohlenstoffstahl C20 gemäß DIN EN 10263-2:2018-02 .For a particularly cost-effective series production, the cutting element preferably consists of a commercially available carbon steel, the term “carbon steel” here meaning non-alloyed or only low-alloyed steels. These steels are usually inexpensive to buy and easy to machine. For example, the cutting element consists of a carbon steel C20 according to DIN EN 10263-2: 2018-02 .

Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Betonschraube besteht das Schneidelement aus einem korrosionsbeständigen Stahl. Insbesondere bestehen bei dieser bevorzugten Betonschraube auch der Schaft und auch der Teil des Außengewindes, der nicht vom Schneidelement gebildet wird, aus korrosionsbeständigem Stahl. Insbesondere wird das gesamte Außengewinde aus dem Schneidelement gebildet. Beispielsweise wird das durch Kaltumformung verfestigte Schneidelement aus einem Stahl der Werkstoffnummern 1.4401, 1.4037, 1.4006 oder 1.4362 nach DIN EN 10088-1:2014-12 hergestellt. Der Schaft kann ebenfalls aus einem dieser Werkstoffe hergestellt werden. Insbesondere besteht der Schaft aus dem gleichen Stahl, wie das durch Kaltumformung verfestigte Schneidelement und der nicht-schneidende Teil des Außengewindes ist an den Schaft durch Gewindewalzen angeformt. Durch diese bevorzugte Ausbildung der Betonschraube wird die Tragfähigkeit der Betonschraube wesentlich verbessert, da nun auch der gesamte Schneidabschnitt und nicht nur der Tragabschnitt des Außengewindes als über die Nutzungsdauer der Betonschraube dauerhaft tragfähig angesehen werden kann, da das Tragverhalten des aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellten Schneidabschnitts durch für den Außenbereich im Bauwesen typische korrosive Einflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, über die Nutzungsdauer nicht negativ beeinflusst wird.In a preferred embodiment of the concrete screw according to the invention, the cutting element consists of a corrosion-resistant steel. In particular, in this preferred concrete screw, the shaft and also the part of the external thread that is not formed by the cutting element are made of corrosion-resistant steel. In particular, the entire external thread is formed from the cutting element. For example, the cutting element hardened by cold forming is made from a steel of material numbers 1.4401, 1.4037, 1.4006 or 1.4362 DIN EN 10088-1: 2014-12 manufactured. The shaft can also be made from one of these materials. In particular, the shaft is made of the same steel as the cutting element hardened by cold forming, and the non-cutting part of the external thread is formed on the shaft by thread rolling. This preferred design of the concrete screw significantly improves the load-bearing capacity of the concrete screw, since now the entire cutting section and not only the supporting section of the external thread can be regarded as permanently load-bearing over the service life of the concrete screw, since the load-bearing behavior of the cutting section made of corrosion-resistant steel can be considered by Typical corrosive influences, such as moisture, are not negatively influenced over the period of use.

Vorzugsweise erstreckt sich das Schneidelement über mindestens eine Windung des Außengewindes, insbesondere über mindestens zwei Windungen. Das Schneidelement ist insbesondere als ein zusammenhängendes Stück der Wendel mit mindestens einer Windung, insbesondere mit mindestens zwei oder mehreren Windungen ausgestaltet. Insbesondere kann die gesamte Wendel, die das Außengewinde bildet, aus verfestigten, Stahl hergestellt sein, insbesondere aus einem korrosionsbeständigen Stahl. Die Wendel kann gesondert vom Schaft hergestellt und nach dem Herstellen des Schafts auf den Schaft aufgebracht und beispielsweise durch Schweißen mit diesem fest verbunden werden. Alternativ ist es möglich, dass nur die vorderen Windungen des Außengewindes durch das gewundene Schneidelement aus korrosionsbeständigem, verfestigtem Stahl hergestellt und beispielsweise durch Schweißen mit dem Schaft fest verbunden werden, während ein sich an das Schneidelement anschließender hinterer Teil des Außengewindes als Tragabschnitt durch Gewindewalzen am Schaft angeformt ist. Alternativ kann der Schneidabschnitt mehrere Schneidelemente umfassen, die, wie dies aus der Europäischen Patentschrift EP 2 204 244 B1 prinzipiell bekannt ist, voneinander beabstandet, in die am Schaft durch Gewindewalzen angeformte Gewindeflanken als Teile des Außengewindes eingesetzt sind.The cutting element preferably extends over at least one turn of the external thread, in particular over at least two turns. The cutting element is in particular designed as a coherent piece of the helix with at least one turn, in particular with at least two or more turns. In particular, the entire helix that forms the external thread can be made from solidified steel, in particular from a corrosion-resistant steel. The helix can be produced separately from the shaft and, after the shaft has been produced, applied to the shaft and firmly connected to it, for example by welding. Alternatively, it is possible that only the front turns of the external thread are made from corrosion-resistant, solidified steel by the wound cutting element and are firmly connected to the shaft, for example by welding, while a rear part of the external thread adjoining the cutting element is used as a supporting section by thread rolling on the shaft is molded. Alternatively, the cutting section may comprise a plurality of cutting elements which, as is known from the European patent EP 2 204 244 B1 is known in principle, spaced from one another, in which threaded flanks formed on the shaft by thread rolling are inserted as parts of the external thread.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in einer Figur gezeichneten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen oder gezeichneten Kombination, sondern auch in grundsätzlich beliebigen anderen Kombinationen oder aber einzeln verwendbar. Es sind Ausführungen der Erfindung möglich, die nicht alle Merkmale eines abhängigen Anspruchs aufweisen. Auch können einzelne Merkmale eines Anspruchs durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle Merkmale des oder der Ausführungsbeispiele, sondern einen grundsätzlich beliebigen Teil der gekennzeichneten Merkmale eines Ausführungsbeispiels gegebenenfalls in Kombination mit einem, mehreren oder allen Merkmalen eines oder mehrerer weiteren Ausführungsbeispiele aufweisen, sind möglich.The features and combinations of features, configurations and configurations of the invention mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or drawn in a figure, are not only in the respectively specified or drawn combination, but also in any other Combinations or can be used individually. Embodiments of the invention are possible which do not have all the features of a dependent claim. Individual features of a claim can also be replaced by other disclosed features or combinations of features. Embodiments of the invention that do not have all the features of the exemplary embodiment or embodiments, but rather any part of the marked features of an exemplary embodiment, possibly in combination with one, several or all of the features of one or more further exemplary embodiments, are possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigen:

1 eine erste erfindungsgemäße Betonschraube in einer perspektivischen Ansicht;
2 einen Schnitt durch das Außengewinde und einen Teil des Schafts der ersten erfindungsgemäßen Betonschraube in vergrößerter Darstellung des Bereichs II der 1; und
3 eine zweite erfindungsgemäße Betonschraube in einer perspektivischen Ansicht.

Show it:

1 a first concrete screw according to the invention in a perspective view;
2nd a section through the external thread and part of the shaft of the first concrete screw according to the invention in an enlarged view of area II of 1 ; and
3rd a second concrete screw according to the invention in a perspective view.

Die 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Betonschraube 1 mit einem Schaft 2, der sich entlang einer Längsachse L von einem Schraubenkopf 3, der das hintere Ende der Betonschraube 1 bildet, bis zu einer Schraubenspitze 4 erstreckt. Die Schraubenspitze 4 bildet das in Einbringrichtung E vordere Ende der Betonschraube 1. Die Einbringrichtung E ist die Richtung, in die die Betonschraube 1 in ein Bohrloch in einem Ankergrund aus Beton (nicht dargestellt) planmäßig eingebracht wird. Der Schraubenkopf 3 ist als Außensechskant 5 mit einer angeprägten Unterlegscheibe 6 ausgebildet. Als zusätzliche Werkzeugaufnahme zum Außensechskant 5 ist in den Schraubenkopf 3 eine sternförmige Innenkontur 7 eingeprägt. In Einbringrichtung E schließt sich an dem Schraubenkopf 3 ein gewindefreier Abschnitt 8 des Schafts 2 an, gefolgt von einem Tragabschnitt 9 und einem Schneidabschnitt 10, der bis zur Schraubenspitze 4 reicht. Im Tragabschnitt 9 und dem Schneidabschnitt 10 ist ein kontinuierlich durchgehendes Außengewinde 11 angeordnet, das den Schaft 2 wendelförmig, mit mehreren Windungen umläuft, und das mit dem Schaft 2 fest verbunden ist. Der Tragabschnitt 9 des Außengewindes 11 wurde gemeinsam mit dem Schaft 2 und dem Schraubenkopf 3 aus einem Rohling bzw. einem Drahtabschnitt durch Umformen hergestellt und durch Gewindewalzen an den Schaft 2 einstückig angeformt. Dagegen wurde im Bereich des Schneidabschnitts 10 eine wendelförmige Nut 12 erzeugt, wie sie in 2 zu sehen ist, deren Steigung der Steigung des Außengewindes 11 entspricht und die kontinuierlich an das Außengewinde 11 des Tragabschnitts 9 anschließt. In die Nut 12 wurde ein wendelförmiges Schneidelement 13 eingesetzt, das die vorderen 2,5 Windungen des Außengewindes 11 im Schneidabschnitt 10 bildet. Das Schneidelement 13 wurde getrennt vom Schaft 2 hergestellt. Wie in 2 zu sehen, ist das Schneidelement 13 durch zwei Schweißnähte 14, 15, die entlang des Schneidelements 13 verlaufen, mit dem Schaft 2 fest verbunden.The 1 shows a first concrete screw according to the invention 1 with a shaft 2nd that extends along a longitudinal axis L from a screw head 3rd which is the rear end of the concrete screw 1 forms up to a screw tip 4th extends. The screw tip 4th that forms in the direction of insertion E front end of the concrete screw 1 . The direction of insertion E is the direction in which the concrete screw 1 is brought into a borehole in a concrete anchor base (not shown) as planned. The screw head 3rd is as an external hexagon 5 with a stamped washer 6 educated. As an additional tool holder for the external hexagon 5 is in the screw head 3rd a star-shaped inner contour 7 embossed. In the direction of insertion E joins the screw head 3rd a thread-free section 8th of the shaft 2nd followed by a support section 9 and a cutting section 10th which is up to the screw tip 4th enough. In the support section 9 and the cutting section 10th is a continuously continuous external thread 11 arranged that the shaft 2nd helical, with several turns, and that with the shaft 2nd is firmly connected. The support section 9 of the external thread 11 was together with the shaft 2nd and the screw head 3rd made from a blank or a wire section by reshaping and by thread rolling on the shaft 2nd molded in one piece. In contrast, in the area of the cutting section 10th a helical groove 12th generated as in 2nd can be seen, the pitch of the pitch of the external thread 11 corresponds and that continuously to the external thread 11 of the support section 9 connects. In the groove 12th became a helical cutting element 13 used, the front 2.5 turns of the external thread 11 in the cutting section 10th forms. The cutting element 13 was separated from the shaft 2nd manufactured. As in 2nd you can see the cutting element 13 through two welds 14 , 15 that run along the cutting element 13 run with the shaft 2nd firmly connected.

Der Schaft 2 der Betonschraube 1, das Außengewinde 11 im Tragabschnitt 9, und das das Außengewinde 11 des Schneidabschnitts 10 bildende Schneidelement 13 bestehen aus korrosionsbeständigem Stahl der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10088-1:2014-12 . Während der Stahl des Schafts 2 eine Zugfestigkeit von 600 N/mm² aufweist, wurde das Schneidelement 13 durch Kaltumformung verfestigt, sodass es eine Zugfestigkeit von 1800 N/mm² aufweist, und somit hart genug ist, um beim Einschrauben der Betonschraube 1 in ein Bohrloch in einem Ankergrund aus verdichtetem Normalbeton ohne Fasern der Festigkeitsklasse C20/25 nach DIN EN 206:2014-07 ein Innengewinde in die Bohrlochwand einzuschneiden. Das Verfestigen des Schneidelements 13 durch Kaltumformung erfolgte durch Drahtziehen, wodurch ein Stück Draht in seinem Durchmesser reduziert, plastisch verformt und aus dem Draht das wendelförmige Schneidelement 13 hergestellt wurde. Dagegen weist das Außengewinde 11 im Tragabschnitt 9 eine gegenüber dem Schneidabschnitt 10 reduzierte Festigkeit auf.The shaft 2nd the concrete screw 1 , the external thread 11 in the support section 9 , and that the external thread 11 of the cutting section 10th forming cutting element 13 consist of corrosion-resistant steel according to material number 1.4401 DIN EN 10088-1: 2014-12 . During the steel of the shaft 2nd has a tensile strength of 600 N / mm ² , the cutting element 13 strengthened by cold forming so that it has a tensile strength of 1800 N / mm ² , and is therefore hard enough to screw in the concrete screw 1 into a borehole in an anchor base made of compressed normal concrete without fibers of the strength class C20 / 25th to DIN EN 206: 2014-07 cut an internal thread into the borehole wall. Solidification of the cutting element 13 by cold forming by wire drawing, whereby a piece of wire is reduced in diameter, plastically deformed and the helical cutting element is made from the wire 13 was produced. In contrast, the external thread 11 in the support section 9 one opposite the cutting section 10th reduced strength.

Die in 3 dargestellte zweite erfindungsgemäße Betonschraube 101 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Betonschraube 1 der 1 durch die Ausgestaltung des Schneidabschnitts 110, der sich nur über die ersten zwei Windungen des Außengewindes 111 erstreckt. Das Außengewinde 111 wurde beim Gewindewalzen bis vor zur Schraubenspitze 104 an den Schaft 102 angeformt, wobei das Außengewinde 111 im Schneidabschnitt 110 an mehreren Stellen unterbrochen ist. In diese Unterbrechungen sind mehrere kurze Schneidelemente 113 eingebracht, die voneinander beabstandet sind und Teile des Außengewindes 111 bilden, aber eine größere Festigkeit und Härte aufweisen, als die übrigen, durch Gewindewalzen an den Schaft 102 angeformten Teile des Außengewindes 111. Die Schneidelemente 113 bestehen in diesem Fall aus einem Kohlenstoffstahl C20 gemäß DIN EN 10263-2:2018-02, der durch Drahtziehen verfestigt ist, und ebenfalls eine Zugfestigkeit von 1800 N/mm² aufweist. Nach dem Verfestigen wurde der Draht in kurze Stücke geschnitten, die als die Schneidelemente 113 in die Unterbrechungen eingesetzt und durch Schweißen mit dem Schaft 102 fest verbunden wurden. Der Schaft 102 und die übrigen Teile des Außengewindes 111 bestehen auch im zweiten Ausführungsbeispiel der 3 aus korrosionsbeständigem Stahl der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10088-1:2014-12.In the 3rd shown second concrete screw according to the invention 101 differs from the concrete screw described above 1 the 1 by the design of the cutting section 110 that only extends over the first two turns of the external thread 111 extends. The external thread 111 became during thread rolling up to the screw tip 104 to the shaft 102 integrally formed, the external thread 111 in the cutting section 110 is interrupted in several places. In these interruptions are several short cutting elements 113 introduced, which are spaced apart and parts of the external thread 111 form, but have greater strength and hardness than the rest, by thread rolling on the shaft 102 molded parts of the external thread 111 . The cutting elements 113 in this case consist of a carbon steel C20 according to DIN EN 10263-2: 2018-02, which is solidified by wire drawing and also has a tensile strength of 1800 N / mm ² . After solidification, the wire was cut into short pieces that act as the cutting elements 113 inserted in the interruptions and by welding with the shaft 102 were firmly connected. The shaft 102 and the remaining parts of the external thread 111 exist in the second embodiment of the 3rd Made of corrosion-resistant steel with material number 1.4401 according to DIN EN 10088-1: 2014-12.

BezugszeichenlisteReference list

Betonschraube

1 101: Betonschraube
2 102: Schaft
3 103: Schraubenkopf
4 104: Schraubenspitze
5 105: Außensechskant
6 106: Unterlegscheibe
7 107: Innenkontur
8 108: gewindefreier Abschnitt
9 109: Tragabschnitt
10 110: Schneidabschnitt
11 111: Außengewinde
12 112: Nut
13 113: Schneidelement
14 114: erste Schweißnaht
15 115: zweite Schweißnaht
E: Einbringrichtung
L: Längsachse

Concrete screw

1 101: Concrete screw
2 102: shaft
3 103: Screw head
4 104: Screw tip
5 105: External hexagon
6 106: Washer
7 107: Inner contour
8 108: unthreaded section
9 109: Support section
10 110: Cutting section
11 111: External thread
12 112: Groove
13 113: Cutting element
14 114: first weld
15 115: second weld
E: Direction of insertion
L: Longitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2185829 B1 [0003]
EP 2501944 B1 [0003]
WO 2017/060214 A1 [0003]
EP 2204244 B1 [0004, 0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

DIN EN 10088-1: 2014-12 [0007, 0013, 0019]
DIN EN 206: 2014-07 [0008, 0019]
DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 [0010]
DIN EN 10263-2: 2018-02 [0012]

Claims

Concrete screw (1, 101) with a shaft (2, 102) extending along a longitudinal axis (L) and with an external thread (11, 111) which spirally surrounds the shaft (2, 102) and which is connected to the shaft (2, 102) is fixedly connected, the external thread (11, 111) having a cutting section (10, 110) with at least one cutting element (13, 113) made of steel for cutting into concrete, which is produced contactlessly and independently of the shaft, but firmly with the Shaft is connected, characterized in that the cutting element (13, 113) is solidified by cold forming.

Concrete screw after Claim 1 , characterized in that the cutting element (13, 113) is a wire hardened by cold forming.

Concrete screw according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting element (113) consists of a carbon steel.

Concrete screw according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting element (13) consists of a corrosion-resistant steel.

Concrete screw according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (2, 102) consists of a corrosion-resistant steel.

Concrete screw according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting element (13) extends over at least one turn of the external thread (11).

Concrete screw according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting section (110) comprises a plurality of cutting elements (113) which are spaced apart from one another.

Concrete screw according to one of the preceding claims, characterized in that the external thread (11, 111) has a supporting section (9, 109) which has a reduced strength compared to the cutting section (10, 110).

Concrete screw after Claim 8 , characterized in that the support section (9, 109) is integrally formed on the shaft (2, 102).