DE2845495C2

DE2845495C2 - Nagel zur Befestigung von Blechen mittels eines insbesondere pulverkraftbetrie benen Setzgerätes

Info

Publication number: DE2845495C2
Application number: DE19782845495
Authority: DE
Inventors: Johann 5750 Menden Hartl
Original assignee: Obo Bettermann OHG
Current assignee: Obo Bettermann OHG
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1984-04-12
Also published as: FR2439326A1; DE2845495A1; FR2439326B1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Nagel mit Kunststoffrondelle der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch das DE-GM 71 23 870 bekanntgewordenen Art.

Bei dem aus dem DE-GM 71 23 870 bekannten Nagel sind zur lagerichtigen, vorübergehenden Halterung des Nagels im Setzgerät, und zwar vor und während des Eintre^:bvo.-ganges, auf dem Nagelschaft zwei Rondellen mit axialem Abstand voneinander angeordnet.

Hierbei wird aber beim Eintreiben des Nagels die eine scheibenförmige, also plane und zueinander parallele Stirnseiten aufweisende, relativ dicke und im Setzgerät radial unter Haftreibung sich abstützende Rondelle aus elastisch nachgiebigem Stoff zwischen dem Nagelkopf und der anderen scheibenförmigen und aus Metall bestehenden Rondelle hier verbleibend eingeklemmt.

Dies vermindert aber die wirksame Lage des Nagelschaftes um die Dicke beider Rondellen.

Darüber hinaus ist hierbei nicht sichergestellt, daß im Bedarfsfalle auch überschüssige Eintreibenergie vermindert wird, um eine Deformierung des Nagels, der Rondellen und/oder des befestigten Bauteiles bei evtl. zu tiefer Eintreibung des Nagels zu verhindern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Nagel der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art unter Beibehaltung der beim Stand der Technik bereits erzielten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß der Nagel im Setzgerät vor und während des Eintreibvorganges sowohl unverlierbar als auch lagerichtig gehalten wird insoweit zu verbessern, daß die den eingetriebenen Nagel umgebende Stelle lediglich von einer Metallrondelle abgedeckt ist, wobei Beschädigungen der Metallrondellenoberfläche auch bei erheblichem Überschuß an Eintreibenergie des Gerätes ausgeschlossen sind, und ferner sichergestellt ist, daß die Kunststoffrondelle weitestgehend selbsttätig, rückstandsfrei entfernbar ist.

Die besondere Problematik ist darin zu sehen, daß allein durch eine entsprechend dünn oder dick bemessene Kunststoffrondelle zwar Teilaufgaben möglicherweise lösbar sind. Diese Lösung aber andere Nachteile in Kauf nehmen müßte.

Zur Lösung schlägt die Erfindung deshalb vor, daß die Kunstsioffrondelle zwischen der Hülse und einem in radialer Richtung angeformten, am Umfang die Reibungslippen aufweisenden Ringkörper erheblicher Dicke, eine angeformte, membranartige Sollbruchzone aufweist und daß die Kunststoffrondelle und/oder die

Metallrondelle im Bereich der nabenförmigen Hülse zur Metallrondelle bzw. Kunststoffrondelle hin vorspringend ausgebildet sind/ist, so daß bei bestimmungsgemäßer Verschiebung der Kunststoffrondelle während des Nagel-Eintreibvorganges zunächst die Hülse der Kunst-Stoffrondelle an Teilen der Metallroi.delle anliegt und erst nach mindestens teilweiser Durchtrennung der Sollbruchzone der Ringkörper mit der Metallrondelle kontaktiert, und daß ferner der Schaft des Nagels zur Sprengung der Hülse in Kopfnähe sich erweiternd ausgebildet ist.

Die Anordnung der Kunststoffrondelle in dieser Art gewährleistet, daß sie nicht zwischen dem befestigten Bauelement und dir Nietallrondelle ganz oder teilweise eingeklemmt werden kann. Darüber hinaus schützt sie die Metallrondellenoberfläche gegen Beschädigungen durch den Schubkolben des Setzgerätes.

Die Aufteilung der Kunststoffrondelle in mehrere radial nacheinander angeordnete Zonen dient einem vorteilhaften Kombinationszweck. Zunächst wird eine Materialersparnis erzielt. Dabei ist aber die Kunststoffrondelle auf dem Nagelschaft auch einwandfrei durch die relativ lange Hülse geführt. Zudem wird ein beabsichtigtes Zerbrechen der Rondelle während des Eintreibvorganges erzielt. Außerdem steht genügend Material zur Aufnahme überschüssiger Eintreibenergie zur Verfügung, vor allem durch den Ringkörper, und der Nagel ist durch Reibungskräfte zwischen Reibungslippe und der Wandung der Aufnahme des Setzgerätes bzw. zwischen Hülse und Nagelschaft lagerichtig und unverlierbar in der Aufnahme vorübergehend gehaben.

Wesentlich zum Bruch der Sollbruchstelle ist die zeitlicheAbfolge der Berührung der einzelnen Zonen mit der Metallrondelle.

Die Erweiterung des Nagelschaftes zum Kopf hin führt zu einer Sprengung der nabenförmigen Hülse, während das Zerbrechen des Ringkörpers durch den Schubkolben erfolgt.

Nach Abschluß des Eintreibvorganges ist die zerstörte Kunststoffrondelle leicht zu entfernen.

Die Metallrondelle kann eben ausgebildet sein, und die nabenförmige Hülse der Kunststoffrondelle kann zur Metallrondelle hin gegenüber den weiteren Zonen der Kunststoffrondelle vorspringen.

Diese Kombination führt wirksam zum erwünschten Energieabbau, zur rechtzeitigen Zerstörung der Sollbruchzone und zum Zerfall der Kunststoffrondelle.

Es kann zu gleichem Zweck auch vorteilhaft sein, daß die Metallrondelle im der nabenförmigen Hülse gegenüberstehenden Bereich zu letzterer hin vorspringend ausgebildet ist, während die Kunststoffrondelle insbesondere niveaugleiche Zonen aufweist.

Auch eine Kombination dieser Ausführungsformen ist möglich.

Bei der niveaugleichen Ausbildung der Zonen ist die Sollbruchzone entweder als Verbindung der unteren oder oberen Ränder von Hülse und Ringkörper oder an beliebiger Stelle zwischen diesem Extrems anzuordnen.

Besonders großflächige Führung des Nagels wird erreicht, wenn die als Führung dienende Reibungslippe der Kunststoffrondelle zur Nagelspitze hin offen ausgebildet, am spitzenfernen Rand des Ringkörpers angeformt und in einem geringen Winkel zur Mittelachse des Nagels nach außen gespreizt ist. Damit ist ein Verkanten des Nagels in der Gcräteuufnahme praktisch ausgeschlossen.

Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung, die dadurch gekennzeichnet ist. daß die Metallrondelle wellenförmig profiliert ist, wobei der nageischaftnahe Wellenberg mit der nabenförmigen Hülse korrespondiert und das Wellental als Aufnahme für einen Teil des Ringkörpers ausgebildet ist Der schaftnahe Wellenberg führt zur erwünschten frühzeitigen Trennung an der Sollbruchstelle, während das folgende Wellental verhindert, daß das zur Energievernichtung benötigte Ringkörpermaterial nach außen abfließt und damit unwirksam wird.

ίο Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, daß sich an das Wellental nach radial außen d.·. weiterer Wellenberg anschließt, dessen Anstieg mit der entsprechend abgeschrägten Kante des Ringkörpers unter radialer Verformung des Ringkörpers bei axialer Verschiebung derselben zusammenwirkt. Damit wird in noch besserem Maße die Zerstörung des Ringkörpers erreicht, der nicht nur durch Druckkräfte von oben belastet, sondern zusätzlich nach radial innen zusammengedrückt wird.
Das Rondellenmaterial zerbricht dabei völlig, wenn die Kunststoffrondelle vorzugsweise aus sprödem Stoff besteht.

Insbesondere für Nägel ohne sich kopfseitig erweiternden Schaftbereich ist es vorteilhaft, daß die Kunststoffrondelle, wie an sich aus dem DE-GM 18 79 784 bekannt, als geschlossener Ring mit einer durch mehrere axiale Durchbrüche segmentierten Hülse ausgebildet ist.

Mit Trennung der Sollbruchstelle erfolgt auch eine Zertrennung der Hülseneinzelsegmente, so daß letztere leicht entfernbar sind, sobald der Nagel eingetrieben ist. Eine weitere an sich aus dem DE-GM 16 92 264 bekannte Ausbildung des vorbeschriebenen Gegenstandes besteht darin, daß die Hülse sternförmig ausgebildet ist.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Schaft des Nagels, wie an sich aus der US-PS 33 20 845 bekannt, sich zum Kopf hin insbesondere schwach kreisbogenförmig erweitert, wobei der Kreisbogen tangential vom Schaft ausgeht und in Bezug zur Nagelmittelachse etwa

M) in einem Winkel von 15° bis 35°, insbesondere 20° bis 30°, zum Kopf hin auslauft.

In an sich bekannter Weise ist vorgesehen, daß diese Metallrondelle aus verzinktem Stahlblech besteht.
Weiterhin ist wesentlich, daß bei einem Bolzensetzge-

■4Ί rät, dessen Schubkolben eine versenkte Aufnahme für den Nagelkopf hat, an deren Boden der Nagelkopf anlegbar ist und daß der vorstehende Rand des Schubkolbens etwa die gleiche Breite wie der Ringkörper aufweist und insbesondere an den freien

in Kanten des Randes (R)den Schrägen der Ringrille etwa entsprechend angefast ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

v. Fig. 1 einen Nagel mit geschnittenen Rondellen in Ansicht;

F i g. 2 bis 4 den Nagel während des Eintreib-Vorganges in verschiedenen Positionen;

F i g. 5 die Kunststoffrondelle in Draufsicht;

>o F i g. 6 eine V?riante gemäß F i g. 1 gesehen.

Der Nagel 1 aus Stahl weist einen zylindrischen Schaft und einen Kopf 2 auf, der zum Aufsetzen einer Kunststoffkappe abgekantet ist.

Der Übergang vom Schaft zum Kopf 2 ist

" kreisbogenförmig. Auf dem Schaft ist eine gelochte Metallrondelle 3 aus verzinktem Stahlblech und eine gelochte Kunststoffrondellc 4. z. B. aus Polystyrol, geschoben und unter Reibungskraft gehalten.

Die näher am Kopf 2 befindliche Kunststoffrondelle 4 weist vier Zonen auf, nämlich — von innen nach außen bezeichnet — eine nabenförmige Hülse 5, eine membranartige Sollbruchzone 6, einen Ringkörper 7 und eine Führungs-, Reibungslippe 8. ^

Letztere dient der Führung und Zentrierung in der Aufnahme des entsprechenden Setzgerätes, sowie zum Festhalten vor dem Eintreib-Vorgang in derselben.

Sie ist in den Ausführungsbeispielen zur Nagelspitze hin offen ausgebildet, am spitzenfernen Rand des _I() Ringkörpers 7 angeformt und verläuft in einem geringen Spreizwinkel zur Mittelachse des Nagels 1 nach unten hin, wobei sie zwischen sich und dem Ringkörper 7 einen offenen Ringraum von etwa trapezförmigem Querschnitt einschließt. Sie weist etwa die gleiche Breite wie der Ringkörper 7 auf. Die Metallrondelle 3 ist wellenförmig profiliert, wobei der nagelschaftnahe Wellenberg 9 mit der nabenförmigen Hülse 5 eher zusammenwirkt, wenn die Rondellen 3, 4 beim Eintreiben des Nagels 1 aufeinander zu bewegt werden, als das folgende Wellental 10 mit dem Ringkörper 7, weiche erst nach dem Durchtrennen der Sollbruchzone 6 korrespondieren.

An das Wellental 10 schließt sich nach radial außen ein weiterer Wellenberg 11 geringerer Höhe als der erstbezeichnete an, dessen Anstieg mit einer entsprechend abgeschrägten Kante des Ringkörpers 7 zusammenwirkt, wodurch der Ringkörper 7 nach radial innen verformt wird und zerbricht.

Im Bereich der Hülse 5 weist die Rondelle 4 noch radiale Durchbrüche 12 auf, die beim Verschieben des Nagels 1 und nach dem Eingriff der kreisbogenförmigen kopfseitigen Erweiterung derselben zu einem erleichterten Zerbrechen der Hülse 5 führen.

Nach der gegenständlichen Beschreibung wird nun die Funktion des Nagels 1 beschrieben.

Um eine gute axiale Führung des Nagels 1 zu erreichen, werden zweckmäßig die Rondellen 3, 4 mit möglichst großem Abstand voneinander auf dem Nagelschaft plaziert.

Während die vordere, also der Nagelspitze nähere, profilierte Blechrondeile 3 nach dem Eintreibvorgang als Teil der Befestigung erhalten bleibt, soll sich die hintere dem Nagelkopf 2 nähere, aus relativ sprödem Kunststoff bestehende Rondelle 4 nach dem Eintreib-Vorgang möglichst rückstandsfrei vom eingetriebenen Nagel 1 lösen.

Der mit Rondellen 3,4 versehene Nagel 1 wird nun in die etwa zylindrische Aufnahmebohrung des Führungsteües eines Bolzensetzgerätes eingeschoben und mittels der der Aufnahmebohrung gegenüber in ihrem Durchmesser etwas größeren Führungslippe 8 in der vorgesehenen Lage festgehalten.

Beim Eintreiben des Nagels 1 greift der Schubkolben 5 um einen bestimmten Betrag in axialer Richtung über den Nagelkopf 2 und treibt den Nagel 1 infolge der ihm von den Pulvergasen verliehenen kinetischen Energie durch das Teil 13 in den Untergrund 14 ein. Nach einer bestimmten Eindringtiefe des Nagels 1 (es kann auch ein Bolzen sein) legt sich die Blechrondelle 3 mit dem ebenen unteren Rand des Wellentales 10 an das zu befestigende Blechteil 13 an (Fig. 2) und verharrt in dieser Lage.

Beim weiteren Eindringen des Nagels 1 wird die Kunststoffrondelle 4 mit ihrer Hülse 5 an den den Nagelschaft umschließenden, zur Kunststoffrondelle 4 hin erhabenen Bereich des Wellenberges 9 angedrückt und in ihrer Bewegung gestoppt, während Nagel 1 und Schubkolben 5 ihre Bewegung fortsetzen, bis der den Nagelkopf 2 übergreifende Schubkolben S mit seinem unteren Rand R die Oberseite des Ringkörpers 7 erreicht und diesen zur Blechrondelle 3 hin verschiebt.

Dabei werden Ringkörper 7 und Hülse 5 in axialer Richtung gegeneinander verschoben und infolge der geringen Elastizität des gewählten Kunststoffes in der vorgesehenen Sollbruchzone 6 durch Scherbruch getrennt(Fig. 3).

Gleichzeitig wird die Hülse 5 durch den sich kreisbogenförmig erweiternden Schaftbereich aufgeweitet, so daß auch sie an den mit Durchbrüchen versehenen Stellen bricht. Desweiteren wird gleichzeitig der Ringkörper 7 in die an der Oberseite der Blechrondelle 3 befindliche Ringrille (Wellental 10) gepreßt, wodurch die Blechrondelle 3 und das darunter befindliche Blech 13 stramm gegen den Befestigungsuntergrund 14 angedrückt werden.

Bei richtiger Wahl der Eintreibenergie des Bolzensetzgerätes ist der Eintreibvorgang damit abgeschlossen und die Verbindung ausreichend gesichert.

Das Setzgerät kann abgenommen werden, wonach die voneinander getrennten Kunststoffrondellenreste vom überstehenden Bolzenkopf 2 mühelos entfernt werden können.

Das Entfernen der Führungshülse 5 wird dadurch wesentlich erleichtert, wie schon oben ausgeführt, daß diese infolge der axialen Durchbrüche 12 nach der Trennung vom Ringkörper 7 in mehrere Segmente zerfällt, die vom kreisbogenförmigen Obergang Nagelschaft zu Nagelkopf 2 nach außen gedrängt werden.

Ist die kinetische Energie des Schubkoibens S in der oben beschriebenen Phase noch nicht völlig verbraucht, bewirkt dies die Fortsetzung der Eintreibbewegung, wobei der Ringkörper 7 eine mehr oder weniger starke plastische Verformung erfährt, die bis zur völligen Zerstörung des Ringkörpers 7 führen kann.

Das wirksame Volumen des Ringkörpers 7 ist so bemessen, daß selbst bei extremem Energieüberschuß keine Beschädigungen an der Blechrondellenoberfläche bzw. an der Verbindung selbst eintreten.

Bei der Ausführung gemäß Fig.6 ist die Metallrondelle 3 plan mit aufgeworfenem Rand 11.

Die Hülse 5 der Kunststoffrondelle 4 ist so angeordnet daß sie zur Metallrondelle 3 hin vorspringt, um das frühzeitige Trennen der Sollbruchzone 6 zu erreichen.

Im übrigen ist die Funktion wie oben beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nagel zur Befestigung von Blechen mittels eines insbesondere pulverkraftbetriebenen Setzgerätes, wobei der Nagel einen zylindrischen Schaft und einen Kopf aufweist und auf dem Nagelschaft zwei Rondellen mit Abstand voneinander angeordnet sind, deren eine aus Metall und deren andere aus Kunststoff besteht und die ferner etwa gleichen, der Aufnahme des Setzgerätes angepaßten Durchmesser aufweisen, wobei die Kunststoffrondelle näher am Nagelkopf angeordnet ist als die Metallrondelle und wobei die Kunststoffrondelle mehrere Zonen, nämlich eine auf den Nagelschaft entgegen der Reibungskraft verschiebliche, nabenförmige Hülse und über das Nennmaß radial gering vorspringende Reibungslippen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffrondelle (4) zwischen der Hülse (5) und einem in radialer Richtung angeformten, am Umfang die Reibungslippen (8) aufweisenden Ringkörper (7) erheblicher Dicke eine angeformte, membranartige Sollbruchzone (6) aufweist und daß die Kunststoffrondelle (4) und/oder die Metallrondelle (3) im Bereich der nabenförmigen Hülse (5) zur Metallrondelle (3) bzw. Kunststoffrondelle (4) hin vorspringend ausgebildet sind/ist, so daß bei bestimmungsgemäßer Verschiebung der Kunststoffrondelle (4) während des Nagel-Eintreibvorganges zunächst die Hülse (5) der Kunststoffrondelle (4)

an Teilen der Metallrondelle (3) anliegt und erst nach mindestens teilweiser Durchtrennung der Sollbruchzone (6) der Ringkörper (7) mit der Metallrondelle

(3) kontaktiert, und daß ferner der Schaft des Nagels (1) zur Sprengung der Hülse (5) in Kopfnähe sich erweiternd ausgebildet ist. 3">

2. Nagel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die als Führung dienende Reibungslippe (8) der Kunststoffrondelle (4) zur Nagelspitze hin offen ausgebildet, am spitzenfernen Rand des Ringkörpers (7) angeformt und in einem geringen Winkel zur Mittelachse des Nagels (1) nach außen gespreizt ist.

3. Nagel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrondelle (3) wellenförmig profiliert ist, wobei der nagelschaftna-

he Wellenberg (9) mit der nabenförmigen Hülse (5) korrespondiert und das Wellental (10) als Aufnahme für einen Teil des Ringkörpers (7) ausgebildet ist.

4. Nagel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Wellental (10) nach radial außen ein weiterer Wellenberg (11) anschließt, dessen Anstieg mit der gegenüberliegenden entsprechend abgeschrägten Kante des Ringkörpers (7) unter radialer Verformung des Ringkörpers (7) bei axialer Verschiebung derselben zusammenwirkt.

5. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffrondelle

(4) als geschlossener Ring mit einer durch mehrere axiale Durchbrüche (12) segmentierten Hülse (5) ausgebildet ist.

6. Nagel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- m> net, daß die Hülse (5) sternförmig ausgebildet ist.

7. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des Nagels (1) sich zum Kopf (2) hin schwach kreisbogenförmig erweitert, wobei der Kreisbogen tangential vom b> Schaft ausgeht und in Bezug zur Nagelmittelachse etwa in einem Winkel von 15° bis 35°, insbesondere 20° bis 30°, zum Kopf (2) hin ausläuft.

8. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffrondelle (4) aus sprödem Kunststoff besteht

9. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrondelle (3) aus verzinktem Stahlblech besteht.

10. Bolzensetzgerät für einen Nagel nach Anspruch 1 bis 9, wobei dessen Schubkolben (S) eine versenkte Aufnahme für den Nagelkopf (2) hat, an deren Boden der Nagelkopf anlegbar ist, und wobei der vorstehende Rand (R) des Schubkolbens (φ etwa die gleiche Breite wie der Ringkörper (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubkolben (S) an den freien Kanten des Randes (R) den Schrägen der als Wellental (10) ausgebildeten Ringrille etwa entsprechend angefast ist.