DE4216198A1 - Self-drilling and tapping screw - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine selbstbohrende und -gewindeschneidende Schraube mit ei nem härtbaren Bohrteil sowie einem aus rostfreiem Metall bestehenden, mit einem Ge winde versehenen Schaftabschnitt und einem Kopf.The invention relates to a self-drilling and tapping screw with egg nem hardenable drilling part and a stainless steel, with a Ge winch-provided shaft section and a head.
Derartige Schrauben werden in der Regel dort eingesetzt, wo aus Sicherheitsgründen ei ne rostfreie Befestigung notwendig ist. Es sind also der den Umwelteinflüssen ausge setzte Abschnitt der Schraube, also meist der Schraubenkopf, und ferner jener Bereich der Schraube, der für die sichere Befestigung verantwortlich ist, nämlich der entspre chende Gewindebereich, aus rostfreiem Metall gefertigt. Solches rostfreies Metall eignet sich aber nicht für einen Bohrvorgang, so daß in der Regel ein Bohrteil an dieser Schrau be angeordnet ist, welcher aus einem härtbaren Metall besteht.Such screws are usually used where, for security reasons ne rust-free fastening is necessary. So it is out of environmental influences set section of the screw, usually the screw head, and further that area the screw that is responsible for the secure attachment, namely the corresponding appropriate thread area, made of rustproof metal. Such stainless metal is suitable but not for a drilling process, so that usually a drilling part on this screw be arranged, which consists of a hardenable metal.
Gerade bei speziellen Befestigungsproblemen, wenn nämlich eine Befestigung in einem schlecht bohrbaren Material, z. B. einem rostfreien Träger, erfolgen soll und sich außer dem bei der Fertigung des Gewindes in diesem Träger Probleme ergeben, findet man mit den üblichen, selbstbohrenden und -gewindeschneidenden Schrauben kein Auslan gen mehr, obwohl diese in axialer Richtung gesehen aus zwei Abschnitten verschiede nen Metalls bestehen.Especially with special fastening problems, namely when fastening in one poorly drilled material, e.g. B. a stainless support, and should be problems with the manufacture of the thread in this carrier can be found with the usual self-drilling and self-tapping screws no Auslan more, although this, seen in the axial direction, differed from two sections a metal.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Schraube der ein gangs genannten Art zu schaffen, mit welcher in einwandfreier Weise auch in einem Unterbau aus rostfreiem Material Löcher gebohrt und Gewinde hergestellt werden kön nen, wobei der Befestigungsbereich der Schraube selbst trotzdem aus rostfreiem Metall besteht.The present invention has therefore set itself the task of a screw gangs mentioned to create, with which in a flawless manner in one Base made of stainless material, holes can be drilled and threads can be made NEN, the mounting area of the screw itself is still made of stainless metal consists.
Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß ein erster, an den Kopf anschließender Schaftabschnitt aus rostfreiem, metallischem Werkstoff und ein zweiter, an den ersten anschließender Schaftabschnitt aus härtbarem, metallischem Werkstoff gefertigt sind, wobei zumindest ein Teilbereich des Gewindes über beide Schaftabschnitte geführt ist, und daß ein plättchenförmiger, metallischer Bohrteil vorgesehen ist, welcher im zweiten Schaftabschnitt form- und/oder kraftschlüssig gehalten ist.According to the invention it is proposed that a first, adjoining the head Shaft section made of rust-free, metallic material and a second one on the first one subsequent shaft section are made of hardenable, metallic material, wherein at least a portion of the thread is passed over both shaft sections, and that a plate-shaped, metallic drilling part is provided, which in the second Shank section is held positively and / or non-positively.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist sowohl der Bohrteil als auch der erste, das Gewinde herstellende Abschnitt des Schaftes aus einem härtbaren Werkstoff gefer tigt, wogegen der nach dem Setzen die Verbindung bewirkende Abschnitt der Schraube aus rostfreiem Metall gefertigt werden kann.Through these measures according to the invention, both the drilling part and the first the thread-producing section of the shaft made of a hardenable material against which the section of the screw which causes the connection after setting can be made of stainless metal.
Es gibt zwar selbstbohrende und -gewindeschneidende Schrauben, welche in axialer Richtung gesehen aus zwei Abschnitten verschiedener metallischer Werkstoffe beste hen, wobei außerdem im einen Abschnitt ein Bohrteil und ein erster Gewindebereich ausgebildet sind, doch sind derartige Schrauben aufgrund der wesentlich schlechteren Bohrleistung nicht dazu geeignet, Löcher in relativ zähem Material, also beispielsweise in rostfreiem Stahl, herzustellen.There are self-tapping and self-tapping screws, which are in axial Best seen from two sections of different metallic materials hen, in addition in one section a drilling part and a first threaded area trained, but such screws are due to the much worse Drilling performance not suitable for holes in relatively tough material, for example in stainless steel.
Auf der anderen Seite ist es bekannt, selbstbohrende und -gewindeschneidende Schrau ben mit einem plättchenförmigen, metallischen Bohrteil auszustatten, wobei ein solcher Bohrteil wesentlich bessere Bohreigenschaften aufweist als ein im Querschnitt annä hernd zylindrischer Bohrteil, doch ist eine solche Ausgestaltung für den speziellen Ein satzfall ungeeignet, da der dann zur Gänze aus rostfreiem Metall bestehende Schrau benschaft nicht in der Lage ist, das nötige Gewinde im Unterbau zu fertigen.On the other hand, it is known to be self-drilling and tapping screw ben to equip with a plate-shaped, metallic drilling part, such Drilling part has much better drilling properties than an a cross section Hernd cylindrical drilling part, but is such a design for the special one unsuitable because the screw is made entirely of rustproof metal is not able to produce the necessary thread in the substructure.
Durch die vorliegende Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen worden, durch die Kom bination an sich bekannter Einzelmerkmale eine Schraube für einen besonderen Einsatz fall herzustellen, die gerade eben für diesen Einsatzfall besondere technische Effekte mit sich bringt.The present invention has made it possible to use the com combination of known individual features a screw for a special application case, which have special technical effects just for this application brings itself.
Es ist an sich - allein schon aus Kostengründen - gar nicht in Frage gekommen, eine Schraube in axialer Richtung gesehen aus drei verschiedenen Abschnitten zu fertigen. In itself - for cost reasons alone - one was out of the question Axial screw to be made from three different sections.
Daher ist es das Verdienst der vorliegenden Erfindung, erkannt zu haben, daß es mög lich ist, durch die Optimierung der Bohrleistung, d. h. eben durch den Einsatz eines plätt chenförmigen, metallischen Bohrteils und durch die zusätzliche Optimierung des ersten Gewindeabschnittes in einem Schaftabschnitt aus härtbarem, metallischem Werkstoff eine selbstbohrende und -gewindeschneidende Schraube zu schaffen, die in einwand freier und optimaler Weise eine Befestigung von Werkstücken auf einem besonderen Unterbau, also beispielsweise auf einem Unterbau aus rostfreiem Werkstoff, zu bewerk stelligen.Therefore, it is to the merit of the present invention to have realized that it is possible is by optimizing the drilling performance, d. H. just by using a flat Chen shaped, metallic drill part and by the additional optimization of the first Thread section in a shaft section made of hardenable, metallic material to create a self-drilling and tapping screw that works in perfect condition free and optimal way of attaching workpieces to a special one Base, for example on a base made of rustproof material digits.
Eine solche besondere Einsatzmöglichkeit ist beispielsweise dann gegeben, wenn relativ dicke Holzplatten auf einem Unterbau aus rostfreiem Metall befestigt werden sollen. Es ist allein schon ein Problem, durch Holz - insbesondere Hartholz - zu bohren, worauf dann anschließend ja noch ein Metallteil zu durchbohren ist. Gerade durch den Einsatz eines plättchenförmigen Bohrteils wird die Möglichkeit der optimalen Spanabfuhr bzw. Spanaufnahme geschaffen, da beidseitig des Bohrteils genügend Platz für die Bohrspäne bleibt.Such a special application is possible, for example, when relative thick wooden panels are to be attached to a base made of stainless metal. It is already a problem of drilling through wood - especially hardwood - on what then you have to pierce a metal part. Especially through the use of a plate-shaped drilling part, the possibility of optimal chip removal or Chip pick-up created because there is enough space on both sides of the drill part for the drill chips remains.
Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß sich das Gewinde mit einem bis drei Gewindegängen über den zweiten Schaftabschnitt erstreckt. Obwohl in der Regel für die Gewindeherstellung ein rostfreier Stahl ausreicht, ergeben sich für den speziellen Einsatzfall, nämlich für die Gewindeherstellung in einem rostfreien Unterbau, ganz ande re Probleme. Es hat sich gezeigt, daß mit einem bis drei Gewindegängen eben in diesem zweiten, aus härtbarem Werkstoff bestehenden Schaftabschnitt das Auslangen gefun den wird, um ein einwandfreies Gewinde zu schaffen, in welches dann der Gewindebe reich im Schaftabschnitt aus rostfreiem Werkstoff eingreifen kann.According to the invention it is further proposed that the thread with one to extends three threads over the second shaft portion. Although usually A stainless steel is sufficient for thread production, for the special one Use case, namely for thread production in a rustproof substructure, completely different re problems. It has been shown that with one to three threads in this second, made of hardenable material section of the shaft which is to create a perfect thread, in which the thread is then can intervene richly in the shaft section made of rustproof material.
Weiter wird vorgeschlagen, daß die Länge des Schaftabschnittes bzw. die Länge des Schaftabschnittes und des anschließenden Senkkopfes zumindest der Dicke der beiden miteinander zu verbindenden Werkstücke entspricht. Es ist dadurch stets gewährleistet, daß der Abschnitt der Schraube aus rostfreiem Werkstoff durchgehend über die mitein ander zu befestigenden Werkstücke führt, so daß also eine ausreichende Sicherheit der Befestigung gewährleistet ist.It is also proposed that the length of the shaft section or the length of the Shank section and the subsequent countersunk head at least the thickness of the two workpieces to be joined together. This always ensures that the section of the screw made of stainless material is continuous over the leads to other workpieces to be fastened, so that a sufficient security of the Attachment is guaranteed.
Gerade bei der Befestigung von Holzteilen auf einem rostfreien, metallischen Unterbau ist es von besonderem Vorteil, wenn am rückwärtigen Ende des plättchenförmigen Bohrteils radial frei auskragende Bohrflügel vorgesehen sind, wobei zwischen diesen Bohrflügeln und dem eigentlichen Bohrteil annähernd achsparallel verlaufende Soll- Bruchstellen vorgesehen sind. Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß das vorerst vom Bohrteil hergestellte Loch im ersten, aus Holz bestehenden Werkstück im Durchmesser erweitert wird, wobei jedoch dann, wenn diese Bohrflügel auf den metallischen Unter bau auftreffen, diese abbrechen, da sie nunmehr ihren Dienst für die Aufweitung des Bohrlochs im Holzbereich getan haben. Somit ist auch eine geringfügige seitliche Bewe gung zwischen den Holzteilen und dem metallischen Unterbau möglich.Especially when fastening wooden parts on a rustproof, metallic substructure it is particularly advantageous if at the rear end of the plate-shaped Radially freely projecting drilling wings are provided, between them Drilling blades and the actual drilling part, target axes running approximately axially parallel Fractures are provided. This guarantees that this will initially be from Drilled part made hole in the first workpiece made of wood in diameter is expanded, however, when this drill wing on the metallic sub construction, abort them, as they are now serving the expansion of the Drill hole in the wood area. So there is also a slight sideways movement possible between the wooden parts and the metallic substructure.
In einem solchen besonderen Einsatzfall hat sich noch als vorteilhaft herausgestellt, daß an der Unterseite des Senkkopfes zur Herstellung der Ansenkvertiefung Schneid- bzw. Reibrippen vorgesehen sind. Es reicht die Anordnung solcher Schneid- bzw. Reibrippen aus, um ein ordnungsgemäßes Versenken des Senkkopfes der Schraube zu bewirken, ohne daß ein Vorbohren auf die größere Öffnung notwendig wäre. Gezeigt hat sich auch, daß dieses Ansenken ohne weiteres von dem aus rostfreiem Werkstoff gebildeten Schaftabschnitt bzw. Kopf der Schraube bewirkt werden kann.In such a special application, it has also been found to be advantageous that on the underside of the countersunk head to produce the countersink recess Friction ribs are provided. The arrangement of such cutting or friction ribs is sufficient to ensure that the countersunk head of the screw is properly countersunk without pre-drilling the larger opening. Has shown also that this countersink readily from that formed from stainless material Shank section or head of the screw can be effected.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehen den Beschreibung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:Further features according to the invention and special advantages will be described in the following the description with reference to the drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Befestigungseinsatz einer Schraube; FIG. 1 is a section through a fastener insert a screw;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Schraube gegenüber Fig. 1 vergrößert dargestellt; FIG. 2 shows an enlarged side view of the screw compared to FIG. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Schraube um 90° gegenüber Fig. 2 verdreht; Fig. Twisting a side view of the screw of 90 ° with respect to FIG 2. 3;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kopf der Schraube. Fig. 4 is a plan view of the head of the screw.
Bei der selbstbohrenden und -gewindeschneidenden Schraube 1 sind im wesentlichen ein Schaft 5, ein Kopf 4 sowie ein Bohrteil 7 vorgesehen. Ein erster, an den Kopf 4 an schließender Schaftabschnitt 5 ist aus rostfreiem, metallischem Werkstoff gefertigt und ein zweiter, an den ersten anschließender Schaftabschnitt B besteht aus einem härtba ren, metallischen Werkstoff. An sich erstreckt sich der Abschnitt aus rostfreiem, metal lischem Werkstoff nicht nur über den Abschnitt 5 des Schaftes, sondern über den gan zen Abschnitt A, der sowohl den Schaftabschnitt 5 als auch den Kopf 4 umfaßt. In the self-drilling and tapping screw 1 , a shaft 5 , a head 4 and a drilling part 7 are essentially provided. A first, to the head 4 at closing shaft section 5 is made of rustproof, metallic material and a second, to the first connecting shaft section B consists of a hardenable, metallic material. In itself, the section of rust-free, metallic material extends not only over the section 5 of the shaft, but over the entire section A, which includes both the shaft section 5 and the head 4 .
Ein plättchenförmiger, metallischer Bohrteil 7 ist beispielsweise in einen Querschlitz im Schaftabschnitt B eingesetzt und wird dort form- und/oder kraftschlüssig gehalten. Zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem zweiten Schaftabschnitt B und dem Bohrteil 7 kann beispielsweise durch Einprägen von Rillen 10 eine Verformung des Schaftabschnittes B erfolgen. Der Bohrabschnitt C ist also teilweise in axialer Rich tung in den Schaftabschnitt B integriert.A plate-shaped, metallic drilling part 7 is inserted, for example, into a transverse slot in the shaft section B and is held there in a positive and / or non-positive manner. For the positive and / or non-positive connection between the second shaft section B and the drilling part 7 , the shaft section B can be deformed, for example, by embossing grooves 10 . The drilling section C is thus partially integrated in the axial direction Rich in the shaft section B.
Der plättchenartige Bohrteil 7 ist mit einer Bohrspitze 8 ausgestattet, welche ein exak tes Ansetzen am gewünschten Ort ermöglicht. Durch die flache Ausbildung eines sol chen plättchenförmigen Bohrteils ist auch genügend Platz für Bohrspäne vorhanden.The plate-like drilling part 7 is equipped with a drill bit 8 , which enables an exact placement at the desired location. Due to the flat design of such a platelet-shaped drilling part, there is also sufficient space for drilling chips.
Der sich auf dem Schaftabschnitt B befindliche Gewindebereich 6 weist einen Gewinde gang bzw. bis zu drei Gewindegänge auf, um dadurch eine ordnungsgemäße Fertigung des Gewindes zu gewährleisten. Dieser Gewindebereich 6 soll jedoch nicht zu lange ausgeführt werden, da dann derjenige Bereich der Schraube, welcher eben der Gefahr des Rostens unterliegt, entsprechend größer bemessen ist. Es wird also auf jeden Fall versucht, gerade diesen Abschnitt B des Schaftes und auch den Abschnitt C des Bohr teils relativ kurz zu bemessen.The located on the shaft portion B threaded portion 6 has a thread or up to three threads to thereby ensure proper manufacture of the thread. However, this thread area 6 should not be carried out for too long, since the area of the screw which is subject to the risk of rusting is then dimensioned accordingly larger. In any case, attempts are being made to measure this section B of the shaft and also section C of the drill part relatively short.
Damit das rostfreie Metall im gesamten Befestigungsbereich zur Verfügung steht, ist die Länge des Schaftabschnittes 5 bzw. die Länge des aus Schaftabschnitt 5 und Senk kopf 4 bestehenden Abschnittes A zumindest entsprechend der Dicke D der beiden mit einander zu verbindenden Werkstücke 2 und 3 bemessen.So that the stainless metal is available in the entire fastening area, the length of the shaft section 5 or the length of the shaft section 5 and countersunk head 4 existing section A is dimensioned at least according to the thickness D of the two workpieces 2 and 3 to be connected to one another.
Am rückwärtigen Ende des plättchenförmigen Bohrteils 7 sind radial frei auskragende Bohrflügel 9 vorgesehen, wobei zwischen diesen Bohrflügeln und dem eigentlichen Bohrteil 7 annähernd achsparallel verlaufende Soll-Bruchstellen vorgesehen sind. Beim Durchbohren des Holzteiles 2 fertigen diese Bohrflügel 9 ein gegenüber dem vorher vom Bohrteil 7 gefertigten Loch größeren Durchmesser, um dadurch eine Querverschiebung zwischen dem Holzteil 2 und dem darunterliegenden Träger 3 zu ermöglichen. Sobald aber diese Bohrflügel 9 auf dem Träger 3 auftreffen, brechen diese an den Soll-Bruch stellen ab, so daß die Bohrung im metallischen Träger 3 nicht mehr vergrößert wird.At the rear end of the plate-shaped drilling part 7 , radially freely projecting drilling wings 9 are provided, between these drilling wings and the actual drilling part 7, predetermined breaking points running approximately axially parallel are provided. When drilling through the wooden part 2 , these drilling blades 9 produce a larger diameter than the hole previously made by the drilling part 7 , in order thereby to enable a transverse displacement between the wooden part 2 and the carrier 3 underneath. However, as soon as these drilling wings 9 strike the carrier 3 , they break off at the desired breaking point, so that the bore in the metallic carrier 3 is no longer enlarged.
An der Unterseite des Senkkopfes 4 sind zur Herstellung der Ansenkvertiefung im Holz teil 2 Schneid- bzw. Reibrippen 12 vorgesehen. Allein durch dieses Ausreiben beim Ver drehen der Schraube wird eine ausreichende Ansenköffnung hergestellt, um den Kopf 4 zur Gänze unter die Oberfläche bzw. plan mit der Oberfläche des Holzteiles 2 zu ver senken.On the underside of the countersunk head 4 2 cutting or friction ribs 12 are provided to produce the countersink in the wood. Just by this rubbing out when turning the screw, a sufficient countersink opening is made to lower the head 4 completely below the surface or flat with the surface of the wooden part 2 .
Durch die besondere erfindungsgemäße Ausbildung der Schraube 1 wird eine einwand freie gegenseitige Befestigung zwischen zwei Werkstücken geschaffen, wobei zumin dest eines dieser Werkstücke, nämlich ein Träger 3, aus rostfreiem Werkstoff besteht. Aufgrund der Ausbildung des Bohrteils als plättchenförmiger Teil wird die Bohrleistung gerade in solchem Material wesentlich verbessert und außerdem wird durch die zusätzli che Anordnung von Gewindegängen in einem härtbaren Werkstoff auf eine optimale Ge windeherstellung Rücksicht genommen. Die Befestigung selbst ist dann nur noch in dem aus rostfreiem Werkstoff bestehenden Abschnitt gegeben, so daß die ausreichende Be festigungssicherheit auch bei entsprechenden Umwelteinflüssen gegeben ist.Due to the special design of the screw 1 according to the invention, a perfect mutual attachment between two workpieces is created, at least one of these workpieces, namely a carrier 3 , made of stainless material. Due to the design of the drilling part as a platelet-shaped part, the drilling performance, especially in such material, is significantly improved and, in addition, due to the additional arrangement of threads in a hardenable material, optimal thread production is taken into account. The attachment itself is then only given in the section made of rust-free material, so that the sufficient fastening security is given even with appropriate environmental influences.
Es hat sich gezeigt, daß gerade durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch dann ein optimaler Einsatz gewährleistet ist, wenn beispielsweise das zu befestigende Werk stück, nämlich der Holzteil 2, beidseitig noch zusätzlich mit einem rostfreien Stahlblech abgedeckt bzw. beschichtet ist.It has been shown that the measures according to the invention also ensure optimal use if, for example, the piece of work to be fastened, namely the wooden part 2 , is additionally covered or coated on both sides with a stainless steel sheet.
Die Art der Befestigung des plättchenförmigen Bohrteils 7 im Schaftabschnitt B ist ohne Belang. Es ist lediglich notwendig, daß das für den Bohrvorgang notwendige Drehmo ment übertragen werden kann. Denkbar wäre es auch, daß der Bohrteil 7 nachträglich mechanisch entfernt wird, oder aber daß sowohl der Bohrteil 7 als auch der Schaftab schnitt B entfernt werden, wobei beispielsweise zwischen den Abschnitten A und B ei ne Soll-Bruchstelle vorgesehen werden könnte.The type of attachment of the plate-shaped drilling part 7 in the shaft section B is irrelevant. It is only necessary that the torque required for the drilling process can be transmitted. It would also be conceivable that the drilling part 7 is subsequently removed mechanically, or that both the drilling part 7 and the shaft section B are removed, for example between the sections A and B a predetermined breaking point could be provided.
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