DE3535262A1 - Spreizanker - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spreizanker mit einer
Ankerstange, die am in Einsteckrichtung vorderen Ende
einen sich in Einsteckrichtung erweiternden Spreizkonus
aufweist, auf den eine Spreizhülse aufschiebbar ist,
die mit mehreren sich vom vorderen Spreizhülsenrand aus
erstreckenden Spreizlamellen bildenden Längsschlitzen
versehen ist.
Ein derartiger Spreizanker ist aus der US-PS 43 39 217
bekannt und dient zum Befestigen von Gegenständen an
einem Befestigungsgrund, in dem ein zylindrisches Bohr
loch mit einer konischen Hinterschneidung im Bohrloch
tiefsten vorbereitet worden ist. Zur Erzeugung der
konischen Hinterschneidung ist ein spezielles Werkzeug
notwendig, wodurch sich eine zeitraubende Handhabung
des bekannten Spreizankers ergibt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, einen Spreizanker zu schaf
fen, der eine zeitsparende Handhabung gewährleistet und
bei dem auf einen separaten Spezialbohrer zur Herstel
lung der Hinterschneidung verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
wenigstens zwei sich gegenüberliegende Spreizlamellen
an ihren in Einsteckrichtung weisenden Stirnflächen mit
Schneideinsätzen versehen sind.
Die Schneideinsätze an den Stirnflächen der Spreizhülse
gestatten es, die Spreizhülse nicht nur als Befesti
gungselement, sondern auch als Hinterschnittwerkzeug
zum Bohren der benötigten Hinterschneidung einzusetzen.
Dazu ist es lediglich erforderlich, nach dem Einführen
der Ankerstange und Aufschieben der Spreizhülse, der
Spreizhülse während des Eintreibvorganges mit Hilfe
eines Setzwerkzeugs eine Rotationsbewegung zu verlei
hen, so daß die vorzugsweise zylindrischen stiftförmi
gen Schneideinsätze eine Hinterschneidung des vorge
bohrten zylindrischen Bohrlochs bewirken.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die
Spreizlamellen so ausgebildet, daß ihre Wandstärke in
Richtung auf deren Stirnflächen zunimmt. Eine Sollbie
gestelle für die Spreizlamellen wird dadurch gebildet,
daß sich die Längsschlitze bis an eine in Umfangsrich
tung um die Spreizhülse verlaufende Ringnut erstrecken.
Um eine sichere Verbindung der Spreizhülse mit dem
Setzwerkzeug zu gestatten, ist auf der den Schneidein
sätzen gegenüberliegenden Stirnseite der Spreizhülse
ein Paar Mitnehmerklauen vorgesehen. Die Längsschlitze
liegen in Ebenen, die gegenüber den Radialebenen der
Spreizhülse seitlich versetzt sind. Bei einem vorteil
haften Ausführungsbeispiel liegen die Längsschlitze in
vier Ebenen, von denen das erste Paar im Schnitt mit
der Stirnfläche ein erstes Sehnenpaar definiert und von
denen das zweite Paar sich im rechten Winkel zum ersten
Paar mit gleichem gegenseitigen Abstand erstreckt. Die
als Schneideinsätze verwendeten stiftförmigen Zylinder
sind gegenüber der Längsachse der Spreizhülse gekippt
und auf der Stirnfläche der Spreizlamellen in Drehrich
tung gegenüber der Mittellängsachse der Spreizlamellen
versetzt angeordnet, um eine möglichst günstige
Schneidgeometrie zu erzielen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Spreizanker gemäß der Erfindung im
Halbschnitt in einer Seitenansicht,
Fig. 2 die Spreizhülse des Spreizankers ohne dessen
Ankerstange in einer der Fig. 1 entsprechen
den Darstellungsweise,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den vorderen Hülsenrand
der Spreizhülse,
Fig. 4 den Spreizkonus der Ankerstange sowie eine
Spreizlamelle im Schnitt zur Veranschauli
chung der Winkel am Spreizkonus und der
Mantelfläche der Spreizhülse und
Fig. 5 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung zur
Veranschaulichung der Kraftverteilung im
Bohrloch auf der Mantelfläche der Spreiz
hülse.
Wie man in Fig. 1 erkennt, verfügt der Spreizanker über
eine Ankerstange 1 mit einem Außengewinde 2, das die
Befestigung eines Gegenstandes an dem in Fig. 1 oben
gezeichneten hinteren Ende 3 der Ankerstange 1 gestat
tet.
Das Außengewinde 2 erstreckt sich bis in die Nähe eines
im Bereich des vorderen Endes 4 der Ankerstange 1 aus
gebildeten Spreizkonus 5. Der Spreizkonus 5 erweitert
sich in Richtung auf das vordere Ende 4 und geht in
einen ersten zylindrischen Absatz 6 über, dessen Durch
messer größer als der mit dem Außengewinde 2 versehene
Teil der Ankerstange 1 ist.
An den ersten zylindrischen Absatz 6 schließt sich in
Einsteckrichtung des Spreizankers ein zweiter zylindri
scher Absatz 7 an, dessen Durchmesser dem Durchmesser
des Außengewindes 2 entspricht. Die Stirnfläche des
zweiten zylindrischen Absatzes 7 ist als Kegelstumpf 8
ausgebildet und bildet eine stumpfe Fläche für die
Zentrierung der Ankerstange 1 im Bohrlochgrund eines
zylindrischen Bohrloches, das im Befestigungsgrund zum
Setzen des Spreizankers gebohrt worden ist.
In den Fig. 1 und 2 ist eine auf den Spreizkonus 5
aufdrückbare Spreizhülse 9 dargestellt, in der mehrere
Längsschlitze 10 ausgebildet sind, die sich vom vorde
ren Hülsenrand 11 aus in Längsrichtung der Spreizhülse
9 erstrecken.
Am hinteren Hülsenrand 12 sind in der Spreizhülse 9
zwei sich radial gegenüberstehende Mitnehmerklauen 13,
14 in Gestalt rechtwinklig begrenzter Ausnehmungen vor
gesehen. Gegen den hinteren Hülsenrand 12 der Spreiz
hülse 9 ist eine Distanzhülse 15 andrückbar, die aus
einem anderen Material als die Spreizhülse 9 bestehen
kann und auch einen anderen Durchmesser als die Sprei
hülse 9 aufweisen kann, wodurch ein Klemmen im Bohrloch
verhindert werden kann und die zum Setzen verwendete
Maschine infolge des Trennens der Hülsen in eine
Spreizhülse 9 und eine Distanzhülse 15 zum Setzen keine
sehr hohe Antriebsleistung benötigt.
Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, ist der Innen
durchmesser der Spreizhülse 9 überall konstant und ver
ändert sich in Längsrichtung der Spreizhülse 9 nicht.
Dagegen erkennt man in Fig. 2, daß der Außendurchmesser
der Spreizhülse 9 etwa in der Mitte der Spreizhülse 9
am größten ist und dort eine Schulter 16 auf der äuße
ren Oberfläche der Spreizhülse 9 bildet. Die Schulter
16 hat einen geringfügig größeren Durchmesser als der
Bereich 19 zwischen der Schulter 16 und dem hinteren
Hülsenrand 12.
An der in Einsteckrichtung weisenden Seite der Schulter
16 geht diese in eine umlaufende Ringnut 17 über, die
eine Sollbiegestelle für die durch die sich bis zur
Ringnut 17 erstreckenden Längsschlitze 10 gebildeten
Spreizlamellen 18 darstellt.
Die Spreizlamellen 18 weisen auf der Innenseite des
vorderen Hülsenrandes 12 eine Abschrägung 20 auf, deren
Winkel in etwa dem Konuswinkel des Spreizkonus 5 ent
spricht. Die am vorderen Hülsenrand 11 ausgebildeten
Stirnflächen 21 der Spreizlamellen 18 verlaufen im
rechten Winkel zur Längsachse der Ankerstange 1 oder
sind, wie in der Zeichnung dargestellt, abgeschrägt.
Die Spreizhülse 9 ist mit wenigstens zwei Schneidein
sätzen 22 versehen, die als zylinderförmige Hartmetall
stifte ausgebildet sein können. Wie man in den Fig.
1 und 2 erkennt, sind die Schneideinsätze 22 gegenüber
der Längsachse der Spreizhülse 9 gekippt.
In Fig. 3 ist veranschaulicht, daß die Schneideinsätze
22 weiterhin gegenüber der Mittellängsachse der Spreiz
lamellen 18 in Drehrichtung versetzt angeordnet sind.
Hierdurch ergibt sich beim Aufspreizvorgang der Spreiz
hülse 9 eine Schneidgeometrie, die eine wirksame Span
abfuhr während des Hinterschneidvorganges gestattet,
der erfolgt, wenn nach dem Setzen des Spreizankers in
eine zylindrische Bohrung mit Hilfe eines Setzwerkzeu
ges die Spreizhülse 9 auf den Spreizkonus 5 rotierend
aufgedrückt wird. Bei einem solchen Setzvorgang erwei
tert sich die Spreizhülse 9 und bewirkt ein Hinter
schneiden der vorgebohrten zylindrischen Bohrung. Nach
dem Aufweitvorgang verbleiben die Ankerstange 1 und die
Spreizhülse 9 im Bohrloch, so daß die Spreizhülse 9
zusammen mit der Ankerstange 1 neben der Funktion eines
Hinterschnittwerkzeuges die Funktion eines Befesti
gungselementes haben. Nach dem Aufschieben der Distanz
hülse 15 kann an dem über den Bohrlochrand überstehen
den hinteren Ende 3 der Ankerstange 1 der zu befesti
gende Gegenstand angebracht werden, indem eine Unter
legscheibe und eine Sechskantmutter verwendet werden,
die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Neben der versetzten Anordnung der Schneideinsätze 22
erkennt man in Fig. 3 auch die nichtzentrische Anord
nung der Längsschlitze 10. Weiterhin ist die Drehrich
tung der Spreizhülse 9 durch einen Pfeil 23 veranschau
licht. Die Spanabfuhrrichtung ist durch Pfeile 24 ver
deutlicht.
Man erkennt in Fig. 3, daß die Längsschlitze 10 in vier
Ebenen liegen, von denen das erste Paar 25 im Schnitt
mit der Stirnfläche der Spreizhülse 9 ein erstes Seh
nenpaar definiert und von denen das zweite Paar 26 sich
im rechten Winkel zum ersten Paar mit gleichem gegen
seitigem Abstand erstreckt. Auf diese Weise werden acht
Spreizlamellen 18 gebildet, von denen vier eine erste
Form und vier weitere eine zweite Form haben. Die
Schneideinsätze 22 befinden sich bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel auf zwei gegenüberliegenden Spreiz
lamellen 18, deren seitliche Schlitzflächen parallel
zueinander verlaufen.
In den Fig. 4 und 5 sind die sich aus der Längs
schnittsform der Spreizlamellen 18 ergebenden Konse
quenzen veranschaulicht, die sich daraus ergeben, daß
die Wandstärke der Spreizlamellen 18 in Richtung auf
die Stirnflächen 21 zunimmt. Wenn der Konuswinkel bei
spielsweise 18° beträgt und die Abschrägung infolge der
Verjüngung der Spreizlamellen 18 in Richtung auf die
Ringnut 17 5°, so ergibt sich auf der Mantelfläche der
Spreizhülse 9 ein Konuswinkel, der gleich der Summe der
beiden oben erwähnten Winkel, d.h. 23°, beträgt. Durch
die konische Verjüngung der Spreizschenkeldicken wird
auf diese Weise erreicht, daß der Hinterschnittwinkel
des eingesetzten Befestigungselementes im Bohrloch 29
ca. 10° größer wird als der Winkel des Konusbolzens,
d.h. 46° statt 36°. Dadurch wird die Kraftverteilung im
Verankerungsbereich wesentlich verbessert, was durch
Fig. 5 veranschaulicht ist. Beim Einleiten einer Zug
kraft in Richtung des Pfeiles 27 entsteht auf der Man
telfläche der Spreizlamellen 18 eine Kraftverteilung,
die durch die Pfeilschar 28 veranschaulicht ist. In
Achsrichtung nimmt die Spreizkraft in Richtung zur
Stirnfläche 21 der Spreizlamellen 18 ab. Während also
die Kraft in Achsrichtung vom vorderen Ende 4 ausgehend
zunimmt, nimmt sie in Fig. 5 in waagerechter Richtung
nach links ab, so daß sich eine Spreizkraftreduzierung
ergibt. Damit sind eine sichere Aufspreizung der
Spreizlamellen 18 während des Setzens beim Auflaufen
auf den Spreizkonus 5 und eine maximale Hinterschnei
dung des Bohrloches gewährleistet.
Die konische Verjüngung der Spreizschenkeldicken er
möglicht ein müheloses Setzen des Ankers, weil die in
den Hinterschnittraum gleitenden Spreizlamellen 18 an
der Biegestelle nicht verklemmen und sich im Endzustand
ohne Spiel an die hinterschnittene Bohrlochwand an
legen.
Da der kegelförmige Spreizkonus 5 im vorderen Bereich
der Ankerstange 1 in den ersten zylindrischen Absatz 6
übergeht, verhindert dieser ein Umknicken und Überzie
hen der Spreizlamellen 18 bei einem Zugversuch. Der
abgesetzte zweite zylindrische Absatz 7 am in der
Zeichnung unteren Ende der Ankerstange 1 bildet den
nötigen Freiraum zur Aufnahme des durch den Hinter
schnitt entstehenden Abraumes.
Selbstverständlich können statt einer Distanzhülse 15
auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Distanz
hülsen verwendet werden.
Claims (10)
1. Spreizanker mit einer Ankerstange, die am in Ein
steckrichtung vorderen Ende einen sich in Ein
steckrichtung erweiternden Spreizkonus aufweist,
auf den eine Spreizhülse aufschiebbar ist, die mit
mehreren sich vom vorderen Spreizhulsenrand aus
erstreckenden Spreizlamellen bildenden Längsschlit
zen versehen ist, dadurch gekennzeich
net, daß wenigstens zwei sich gegenüberliegende
Spreizlamellen (18) an ihren in Einsteckrichtung
weisenden Stirnflächen (21) mit Schneideinsätzen
(22) versehen sind.
2. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schneideinsätze (22)
stiftförmig sind.
3. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wandstärke der
Spreizlamellen (18) in Richtung auf deren Stirn
flächen (21) zunimmt.
4. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Längsschlitze (10)
sich bis an eine in Umfangsrichtung um die Spreiz
hülse (9) verlaufende Ringnut (17) erstrecken.
5. Spreizanker nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Spreizhülse (9) auf
der von den Spreizlamellen (18) wegweisenden Seite
der Ringnut (17) eine Schulter (16) aufweist.
6. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß auf der den Schneidein
sätzen (22) gegenüberliegenden Stirnseite (12) der
Spreizhülse (9) Mitnehmerklauen (13, 14) vorge
sehen sind.
7. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Innendurchmesser der
Spreizhülse (9) in Längsrichtung konstant ist,
während der Außendurchmesser im Bereich der Schul
ter (16) am größten ist und mit dem Außendurch
messer am vorderen Ende der ungespreizten Spreiz
lamellen (18) übereinstimmt.
8. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Längsschlitze (10) in
Ebenen liegen, die gegenüber den Radialebenen der
Spreizhülse (9) seitlich versetzt sind.
9. Spreizanker nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Längsschlitze (10) in
vier Ebenen liegen, von denen das erste Paar (25)
im Schnitt mit der Stirnfläche (21) ein erstes
Sehnenpaar definiert und von denen das zweite Paar
(26) sich im rechten Winkel zum ersten Paar (25)
mit gleichem gegenseitigen Abstand erstreckt.
10. Spreizanker nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schneideinsätze (22)
stiftförmige Zylinder sind, die gegenüber der
Längsachse der Spreizhülse (9) gekippt sind und
auf der Stirnfläche (21) der Spreizlamellen (18)
in Drehrichtung gegenüber der Mittellängsachse der
Spreizlamellen (18) versetzt angeordnet sind.
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