DE1500794B1

DE1500794B1 - Bohrschraube und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1500794B1
Application number: DE19661500794D
Authority: DE
Inventors: Gutshall Charles E; Wagner David P
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1965-12-16
Filing date: 1966-08-17
Publication date: 1970-01-22
Also published as: GB1126262A; US3355205A

Description

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Die Erfindung betrifft eine selbstbohrende, ge- wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die windeschneidende Schraube zum Verbinden zweier Schraube mit Spitze und Schaft in ein Tauchbad von Platten aus unterschiedlich hartem Werkstoff sowie Epoxydharz, keramischer Substanz oder von durch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen koordinierte komplexe Salze modifiziertem Diepoxyd-Schraube. 5 harz getaucht und danach aus dem Tauchbad ge-Selbstbohrende und gewindeschneidende Schrau- hoben wird, um abzutropfen, daß die Schraube soben für Holz und Metall sind bekannt und werden dann derart gedreht wird, daß die Beschichtung bei vielfach benutzt, da die zu verbindenden Teile bzw. gleichzeitiger Erhitzung von den Schneidekanten der Platten vor dem Zusammenbau nicht mit Durch- Schraubenspitze und den ersten Gewindegängen abgangslöchern versehen werden müssen. Allerdings hat io fließt, und daß schließlich die Beschichtung auses sich gezeigt, daß sich die obere Platte beim Ein- gehärtet wird. Nach dem Eintauchen in das Tauchbad drehen der Schraube in die zweite Platte von dieser wird die Schraube zunächst so gedreht, daß die Bohrabhebt, da sie von den Gewindegängen der Schraube spitze nach oben weist, so daß die Beschichtung abwie von einer Spindel angehoben wird. Trifft die erste laufen kann und an der Bohrspitze eine dünnere Platte sodann auf den Schraubenkopf auf, so werden 15 Sehichtstärke entsteht als an den übrigen Schaftteilen, beim Weiterdrehen der Schraube die Gewindegänge Ferner wird die beschichtete Schraube hierbei erfinin der Platte abgeschert und die dabei entstehenden dungsgemäß 6 Minuten lang in der gedrehten Lage Späne wandern zum Schraubenkopf. Der Schrauben- auf 163° C erhitzt und schließlich bei 177° C 2 bis kopf verschließt die Bohrung, so daß die Späne in 4 Stunden lang ausgehärtet. Bei der Verwendung von dieser gestaut werden, was leicht zu Rissen oder 20 Diepoxydharz dienen hierbei die koordinierten kom-Sprüngen in der Platte führt. plexen Salze als Aushärter, deren katalytische Wir-Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kung durch die erhöhte Temperatur ausgelöst wird, selbstbohrende, gewindeschneidende Schraube zu Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines schaffen, die bei Verwendung zweier Platten aus Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung darge-Tinterschiedlich hartem Werkstoff in der ersten Platte 25 stellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt in einfacher Weise eine einwandfreie Durchgangs- Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäbohrung mit engen Toleranzen erzeugt und die dabei ßen, selbstbohrenden sowie gewindeschneidenden anfallenden Späne bereits längs der gesamten Boh- Schraube,

rung staucht und erst in die zweite Platte ein festes, F i g. 2 eine Darstellung einer Schraube mit einem

tragendes Gewinde schneidet. 30 nicht mit einer Beschichtung versehenen Gewinde,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- die in eine erste Platte eingeschraubt ist und auf eine

löst, daß die Bohrspitze sowie ein Teil der Länge des zweite Platte auftrifft,

Schaftes der Schraube mit einer die Gewinderillen F i g. 3 eine Schraube der in F i g. 1 gezeigten Art,

praktisch ausfüllenden Beschichtung versehen ist, die die durch eine erste Platte geführt ist und in eine

härter als der Werkstoff der von der Schraube zuerst 35 zweite Platte eingreift und

zu durchbohrenden ersten Platte, aber weicher als Fig. 4 eine Schnittansicht zweier durch die erfin-

der Werkstoff der zweiten Platte ist. Die Schraube dungsgemäße Schraube miteinander verbundener

schneidet lediglich mit der Bohrspitze das Durch- Platten.

gangsloch in die erste Platte, und die anfallenden In der Zeichnung, in der gleiche Teile durch gleiche

Späne werden von dem leicht gewellten, praktisch 40 Bezugszeichen gekennzeichnet sind, ist eine Schraube

kein Gewinde aufweisenden Schaft jeweils sofort in 10 mit einem Gewindeschaft 12 und einem Schraub-

den die Bohrung umgebenden Plattenwerkstoff ge- kopf 14 dargestellt, der so ausgebildet ist, daß die

drückt. Gewinderillen werden somit in der ersten Schraube leicht drehbar ist. Das dem Kopf 14 gegen-

Platte nicht erzeugt, sondern ein die Schraube stramm überliegende Schraubenende 16 weist eine bekannte

haltendes Durchgangsloch. Trifft die Bohrspitze der 45 genutete Bohrspitze 18 auf.

Schraube sodann auf die zweite Platte auf, so löst ich Eine Schicht 20 ist so auf die Schraube aufgetra-■die Beschichtung aus den Gewindekerben, so daß eine gen, daß sie die genutete Bohrspitze 18 und den Bohrung mit einem Gewinde in bekannter Weise in größten Teil des Gewindeschaftes 12 bedeckt. Das der zweiten Platte erzeugt wird. Gewinde am Schaft 12 umfaßt in üblicher Weise eine Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Stärke der 50 Wurzel 22 und eine Spitze 24, und die Schicht 20 füllt Beschichtung von der Bohrspitze zum Schraubenkopf die Gewindekerben praktisch völlig aus. Gemäß hin zunimmt. Hierdurch wird der Halt der Schraube F i g. 1 verleiht die Beschichtung der Schraube ein in der Bohrung der ersten Platte noch erhöht, da der geringfügig gewelltes Aussehen, wobei nur ein kleiner die Bohrung umgebende Werkstoff mit dem Eindrin- Teil der Spitzen 24 der Gewindegänge freiliegt, gen des Schraubenschaftes zunehmend stärker ge- 55 Gemäß der Darstellung in Fig. 2, bei der es sich staucht wird. um eine bekannte Schraube handelt, bohrt sich diese Als Werkstoff für die Beschichtung der Schraube beim Aufsetzen auf eine Hartholzplatte 30 ihr eigenes wird erfindungsgemäß Epoxydharz vorgeschlagen. Loch 32 und schneidet ein komplementäres, genau Vorzugsweise kann die Beschichtung aber auch aus passendes Gegengewinde in diese Platte 30. Sobald einer keramischen Substanz bestehen oder aus einem 60 die Bohrspitze 18 die Platte 30 durchdrungen hat und Diepoxydharz, das durch koordinierte komplexe auf eine zweite, metallische Platte 34 stößt, werden Salze modifiziert ist. Diese Stoffe haben sich als be- die Platten 30 und 34 voneinander abgehoben, da sonders vorteilhaft erwiesen, da sie beim Eintreiben das Gewinde wie bei einer Transportspindel die obere in einen Werkstoff, der weicher ist als sie, an der Platte 30 nach oben wandern läßt. Das Gewinde des Schraube haften bleiben, andererseits aber von der 65 Schraubenschaftes greift nämlich in das genau geSchraube abstreifbar sind, wenn der Plattenwerkstoff formte entsprechende Gegengewinde in der Platte 30, härter als die Beschichtung ist. da eine freie Drehung der Schraube in der Bohrung Zur Herstellung der beschichteten Bohrschraube nicht möglich ist, und zieht die Platte 30 nach oben,

so daß es praktisch unmöglich ist, die Platten 30 und 34 aneinander zu halten.

Bei Verwendung einer Schraube mit der Beschichtung 20, wie das in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, bohren sich die Bohrspitzen 18 und die ersten daran anschließenden Gewindegänge 19 ein Loch und schneiden ein teilweise ausgeformtes Gewinde in die Platte 30, so daß die Schraube in die Platte 30 eindringt. Die folgenden Gewindegänge an der Schraube sind praktisch in die Schicht 20 eingebettet und reiben die Bohrung 32 lediglich auf und erweitern sie in seitlicher Richtung. Wie sich ferner aus F i g. 4 entnehmen läßt, greifen nur die äußersten Spitzen der Gewindegänge in den Werkstoff der Platte 30, da die Gewindekerben fast völlig mit der Beschichtung 20 ausgefüllt sind. Sobald jedoch die Bohrspitze 18 auf die Platte 34 stößt, wird die Beschichtung 20 von der Oberfläche des Schraubenschaftes 12 abgeschält, da die Platte 34 härter als die Schicht 20 ist. Die abgestreifte Beschichtung 20 legt sich unter Bildung einer Materialanhäufung 40 rund um die Öffnung der Bohrung 32 in der Platte 30, die sie auch etwas zusammendrückt, da sie härter als der Werkstoff der Platte 30 ist. Die Schraube 10 läßt sich in der Bohrung der Platte 30 frei drehen, wenn sie in die Platte 34 eingebohrt wird und dort ein Gewinde einschneidet, da sie mit der oberen Platte 30 nur in einem ganz schwachen, d. h. leicht überdrehbaren Gewindeeingriff steht. Somit können gemäß der Darstellung die beiden Platten 30 und 34 aneinander befestigt werden, ohne daß irgendwelche Vorarbeiten, z. B. das Einbringen von Bohrungen, erforderlich sind.

Es ist festgestellt worden, daß als Beschichtung sowohl organische als auch anorganische Stoffe verwendbar sind. Sie müssen an der Schraube haften bleiben, wenn diese beispielsweise durch eine Platte getrieben wird, die weicher als die Beschichtung ist, andererseits muß sie aber auch von der Schraube abstreifbar sein, wenn die Schraube durch Stoffe geführt wird, die härter als die Beschichtung sind. Von den anorganischen Werkstoffen haben sich bestimmte keramische Substanzen als geeignet erwiesen, die auf die Schraube aufgebrannt werden können, während sich von den organischen Werkstoffen Epoxydharze als besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Insbesondere ist schließlich ein Diepoxydharz sehr geeignet, das durch koordinierte komplexe Salze modifiziert ist. Die genannten Salze werden als Aushärter verwendet, deren katalytische Wirkung bei erhöhter Temperatur ausgelöst wird.

Das Verfahren zum Beschichten einer Schraube umfaßt die Schritte des Eintauchens von Bohrspitze und Schraubenschaft in ein Bad aus modifiziertem Diepoxydharz, des Abtropfenlassens des Beschichtungsstoffes nach der Herausnahme aus dem Harzbad, des Wendens der Schraube, so daß ihre Bohrspitze sich in der oberen Lage befindet, und des gleichzeitigen Erhitzens der Schraube, um Teile der Beschichtung aus den Gewindekerben und von den Schneidkanten der Bohrspitze 18 und außerdem von den Spitzen der ersten Gewindegänge 19 an der Bohrspitze wegfließen zu lassen. Wenn ein Diepoxydharz verwendet wird, soll dieser Erhitzungszyklus vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 163° C für eine Zeitdauer von 6 Minuten vorgenommen werden, wobei die Schrauben mit der Spitze nach oben gehalten werden. Die Beschichtung wird dann für die Dauer von 2 bis 4 Stunden bei 177° C ausgehärtet.

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstbohrende, gewindeschneidende Schraube zum Verbinden zweier Platten aus unterschiedlich hartem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspitze (18) sowie ein Teil der Länge des Schaftes (12) der Schraube (10) mit einer die Gewinderillen praktisch ausfüllenden Beschichtung (20) versehen ist, die härter als der Werkstoff der von der Schraube zuerst zu durchbohrenden ersten Platte (30), aber weicher als der Werkstoff der zweiten Platte (34) ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Beschichtung (20) von der Bohrspitze (18) zum Schraubenkopf (14) hin zunimmt.

3. Schraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (20) der Schraube (10) aus Epoxydharz besteht.

4. Schraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer keramischen Substanz besteht.

5. Schraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (20) aus einem Diepoxydharz besteht, das durch koordinierte komplexe Salze modifiziert ist.

6. Verfahren zum Herstellen einer beschichteten, selbstbohrenden Schraube nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (10) mit Spitze (18) und Schaft (12) in ein Tauchbad von Epoxydharz, keramischer Substanz oder ein durch koordinierte komplexe Salze modifiziertes Diepoxydharz getaucht und danach aus dem Tauchbad, gehoben wird, um abzutropfen, daß die Schraube sodann derart gedreht wird, daß die Beschichtung bei gleichzeitiger Erhitzung von den Schneidkanten der Schraubenspitze und den ersten Gewindegängen abfließt, und daß schließlich die Beschichtung ausgehärtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Schraube 6 Minuten lang in der gedrehten Lage auf 163° C erhitzt und bei 177° C 2 bis 4 Stunden lang ausgehärtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen