DE4226787A1 - Befestigungselement aus Metall sowie Verfahren zu dessen Verankerung in einem hinterschnittenen Bohrloch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement aus Metall gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Verankerung in einem hinterschnittenen Bohrloch und einen Bohrer zur Herstellung eines hinterschnittenen Bohrlochs.

Zur Befestigung von eine geringe Plattenstärke aufweisenden Fassadenplatten werden Bohrlöcher mit Hinterschneidung an der Rückseite der Fassadenplatte angebracht, die eine sehr geringe Bohrlochtiefe aufweisen. Herkömmliche Befestigungselemente mit Spreizhülsen, die auf ein auf dem Bohrlochgrund aufsitzendes Spreizelement mit Hammerschlägen aufgetrieben werden, sind für diesen Einsatzbereich weniger geeignet, da durch die Hammerschläge könnte die Fassadenplatte brechen oder die Bohrung durchgestanzt werden könnte.

Aus der DE 40 11 229 A1 ist ein Befestigungselement bekannt, bei dem diese Nachteile vermieden sind. Anstelle einer Spreizhülse wird bei diesem Befestigungselement ein dachförmig abgebogener metallischer Ring verwendet, dessen abgebogene Enden auf der konischen Mantelfläche eines am Bohrlochgrund aufsitzenden Spreizkonuses aufliegen. Mit einem Setzwerkzeug kann durch leichten Druck der Ring flach gedrückt und in die Hinterschneidung des Bohrloches eingebogen werden. Um das Durchstanzen der Bohrung bei dünnen Fassadenplatten zu vermeiden, ist eine exakte Dosierung der Druckkraft erforderlich. Die hierzu erforderliche Montagevorrichtung ist aufwendig und üblicherweise stationär aufgestellt. Die Fassadenplatten werden an dieser Stelle mit den Befestigungselementen ausgerüstet und an die Verlegestelle transportiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement aus Metall zur Verankerung in einem hinterschnittenen Bohrloch zu schaffen, welches möglichst einfach im Aufbau ist und auch auf einfache Weise verankert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch ein Befestigungselement, wie es im Anspruch 1 definiert ist. Das Befestigungselement, welches vorzugsweise aus einem einstückigen, hülsenförmigen Metallteil besteht, besitzt an dem dem Bohrlochgrund hingewandten Ende einen Verankerungsteil, der als zylindrische Hülse ausgebildet ist. Diese Hülse läßt sich durch starke Erwärmung in einen plastisch verformbaren Zustand bringen, in welchem eine Aufweitung der Hülse durch plastische Verformung im Bereich der Hinterschneidung des Bohrlochs erfolgen kann. Eine einfache Möglichkeit der Aufweitung des Verankerungsteils besteht darin, das Befestigungselement in hohe Rotation zu versetzten. In diesem Fall ist zur Montage des Befestigungselements lediglich ein Bohrschrauber oder ein entsprechendes anderes Rotationswerkzeug erforderlich, welches auf dem aus dem Bohrloch ragenden Befestigungsteil kraft- oder formschlüssig aufgesetzt wird. Ist der plastisch aufgeweitete Verankerungsteil wieder erkaltet, entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen der hinterschnittenen Bohrlochwandung und dem Befestigungselement. Als Material für das Befestigungselement eignen sich insbesondere Stahl oder Aluminium.

Der Befestigungsteil des Befestigungselements kann eine Gewindebohrung oder ein Außengewinde zur Befestigung eines Gegenstandes aufweisen. Anstelle der Gewindebohrung kann jedoch auch eine Axialbohrung vorgesehen sein, die sich im Bereich des Verankerungsteils vergrößert, um einen Gegenstand mittels eines Blindniets am Befestigungselement befestigen zu können.

Um eine formschlüssige Verbindung mit einem Rotationswerkzeug herstellen zu können, kann im Bereich der Stirnseite des Befestigungsteils ein entsprechendes Profil ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann ein Bund in Form eines Sechskants vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verankerung des Befestigungselements in einem hinterschnittenen Bohrloch anzugeben, das eine einfache, schnelle und sichere Montage ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch das im Anspruch 8 angegebene Verfahren erhalten. Das Befestigungselement wird mittels eines Bohrschraubers oder eines anderen Rotationswerkzeugs in Rotation versetzt und mit der ringförmigen Stirnseite des Verankerungsteils gegen den Bohrlochgrund gedrückt. Aufgrund der dadurch entstehenden Reibungswärme läßt sich der Verankerungsteil so stark erwärmen, daß dessen Material plastisch verformbar wird. Durch die Rotation des Befestigungselements in Verbindung mit dem an der Stirnseite des Verankerungsteils auftretenden Druck weitet sich der Verankerungsteil in die Hinterschneidung des Bohrlochs auf. Das Aufweiten des Verankerungsteils wird außen am Befestigungselement dadurch sichtbar, daß dieses sich in das Bohrloch einschieben läßt, bis eine vorgegebene Soll-Eindringtiefe erreicht wird. Die Abmessungen des Befestigungselements können so gewählt sein, daß ein außen überstehender Bund oder Flansch bei Erreichen der Soll-Eindringtiefe am Öffnungsrand des Bohrlochs zur Anlage kommt. Nun läßt man das Befestigungselement bzw. dessen Verankerungsteil abkühlen und erstarren, wodurch sich die gewünschte formschlüssige Verbindung mit der Fassadenplatte oder einem Mauerwerk, in welchen sich die Hinterschnittbohrung befindet, ergibt.

Um ein Bohrloch mit Hinterschneidung herstellen zu können, in welches ein hülsenförmiges Befestigungselement entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar ist, wird gemäß Anspruch 9 ein Bohrer vorgeschlagen, bei dem die Stirnfläche des Bohrkopfsplan oder konkav ist und ebenso wie dessen Mantelfläche einen Reibbelag mit Diamantsplittern oder dergleichen besitzt. Mit einem solchen Bohrer läßt sich eine hinterschnittene Bohrung erstellen, deren Bohrlochgrund plan oder konvex gewölbt ist. Ein derartiger Bohrlochgrund begünstigt die Aufweitung des Verankerungsteils unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Bohrkopf kann eine kegelförmige Bohrung haben, die sich zu einer im Bohrschaft erstreckenden Kühlwasserbohrung hin verjüngt. Die kegelförmige Innenbohrung besitzt in diesem Fall ebenfalls einen Reibbelag, damit das Ausreiben der Hinterschneidung in einem Bohrloch mittels einer Taumelbewegung oder einer Schwenkbewegung in an sich bekannter Weise erfolgen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Befestigungselement in einem Bohrloch einer Fassadenplatte zu Beginn der Montage,

Fig. 2 das aufgrund Erwärmung im Bereich des Verankerungsteils aufgeweitete und formschlüssig verankerten Befestigungselements,

Fig. 3 die Seitenansicht des Befestigungselements mit einem an seinem Befestigungsteil ausgebildeten Sechskant,

Fig. 4 ein im Bereich des Befestigungsteils geschlitztes Befestigungselement,

Fig. 5 einen Bohrer mit konisch erweitertem Bohrkopf,

Fig. 6 den Längsschnitt eines Bohrers mit Kühlbohrung,

Fig. 7 eine Bohrung in einer Fassadenplatte im Schnitt vor der Ausreibung der Hinterschneidung, hergestellt mit dem Bohrer gemäß Fig. 6,

Fig. 8 die Bohrung gemäß Fig. 7 nachdem die Hinterschneidung ausgerieben worden ist,

Fig. 9 ein Befestigungselement mit Außengewinde und Gewindebohrung im Bereich seines Befestigungsteils und

Fig. 10 ein Befestigungselement im Schnitt zur Aufnahme einer Blindniet.

In Fig. 1 ist das Befestigungselement 1, welches als metallische Hülse ausgebildet ist, im Längsschnitt dargestellt. Das Befestigungselement 1 besitzt einen Verankerungsteil 2, der sich im Bereich einer Hinterschneidung 3 eines Bohrlochs 4 befindet, und ein Befestigungsteil 5, welches aus dem Bohrloch 4 herausragt. Das Bohrloch 4 befindet sich in einer Fassadenplatte 6, an deren Rückseite 7 ein Befestigungshaken oder ein sonstiger Gegenstand 14 (Fig. 2) mit dem Befestigungselement 1 befestigt werden soll.

Am Befestigungsteil 5 wird ein hier mit unterbrochenen Linien angedeutetes Rotationswerkzeug 8 angesetzt, mit dem das Befestigungselement 1 in Rotation versetzt wird. Die Rotation ist mit dem Pfeil 9 angedeutet. Unter Rotation und gleichzeitigem Druck in Pfeilrichtung 16 entsteht an der ringförmigen Stirnseite 11 des Verankerungsteils 2 Reibungswärme die zu einer so starken Erwärmung führt, daß das metallische Material des Verankerungsteils 2 plastisch verformbar wird. Der Druck 10 und die Rotation 9 bewirken dann in diesem Zustand, daß sich der Verankerungsteil 2 in die Hinterschneidung 3 hinein erweitert, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei dringt das Befestigungselement 1 in die Bohrung 4 ein, bis der am Befestigungsteil 5 überstehende Bund 12 im Bereich der Bohrlochöffnung an der Rückseite 7 anliegt.

In dieser Position wird das Rotationswerkzeug 8 abgenommen und das Befestigungselement 1 kann erkalten. Sobald dessen Verankerungsteil 2 erkaltet und verfestigt ist, sitzt das Befestigungselement 1 formschlüssig im Bohrloch 4, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Erweiterung 13 des Verankerungsteils 2 greift in die Hinterschneidung 3 ein. Ein zu befestigender Gegenstand 14 oder ein Teil der Unterkonstruktion ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer in ein Innengewinde 15 des Befestigungselements 1 eingesetzten Schraube 16 an der Rückseite 7 der Fassadenplatte 6 befestigt.

Das in Fig. 3 dargestellte Befestigungselement 1 hat einen Bund 12 in Form eines Sechskants 17. Das Rotationswerkzeug 8 kann ein entsprechendes Innenprofil als Aufnahme für den Sechskant 17 besitzen, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen Rotationswerkzeug 8 und dem Befestigungselement 1 möglich ist.

Das Befestigungselement 1 kann jedoch anstelle eines Bundes 12 einen Schlitz 18 aufweisen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. In den Schlitz 18 kann ein Schraubendreher der in ein Bohrfutter einer Bohrmaschine oder in einen Bohrschrauber eingespannt ist, eingesetzt werden, um das Befestigungselement 1 in Rotation zu versetzen.

In Fig. 5 ist ein Bohrer 19 im vorderen Bereich dargestellt, der einen sich konisch erweiternden Bohrkopf 20 hat. Die Stirnfläche 21 des Bohrkopfes 20 ist plan oder konkav und trägt ebenso wie die konische Mantelfläche 22 ein Reibbelag aus Diamantsplitter.

Der in Fig. 6 dargestellte Bohrer 23 hat eine koaxial verlaufende Kühlwasserbohrung 24, die im Bereich des Bohrkopf es 20 in eine kegelförmige Innenbohrung 25 übergeht. Die Mantelfläche 22, die ringförmige Stirnfläche 26 und die kegelförmige Innenfläche 27 sind mit einem Reibbelag 33 überzogen.

Um mit dem Bohrer 23 gemäß Fig. 6 eine hinterschnittene Bohrung in einer Fassadenplatte oder einem Mauerwerk herstellen zu können, wird zunächst eine Bohrung 28 gemäß Fig. 7 hergestellt. Zu diesem Zweck wird der Bohrer 23 axial in Pfeilrichtung 29 in die Wandung 30 eingeführt. Sobald die gewünschte Bohrlochtiefe erreicht ist, wird der Bohrer 23 dann in an sich bekannter Weise verschwenkt, wodurch die Hinterschneidung 3 gemäß Fig. 8 ausgerieben wird. Der im Bohrloch 28 verbleibende Kern 31 wird dadurch im Durchmesser reduziert. In ein solches Bohrloch 28 mit Kern 31 läßt sich ein hülsenförmiges Befestigungselement 1 einsetzen, wie es beispielsweise in Fig. 9 dargestellt ist. Zur Verankerung wird der Verankerungsteil 2 in der bereits beschriebenen Weise erwärmt und in die Hinterschneidung 3 aufgeweitet. Der Befestigungsteil 5 ist hier mit einem Innengewinde 15 und einem Außengewinde 32 versehen.

Zur Anbringung einer Blindniet am Befestigungselement 1 kann dieses eine Innenbohrung mit unterschiedlichen Durchmessern besitzen, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.

Claims (10)

1. Befestigungselement aus Metall mit einem in eine Hinterschneidung eines Bohrlochs einer Fassadenplatte, eines Mauerwerks oder dergleichen aufweitbaren Verankerungsteil an seinem einen Ende und mit einem dem Verankerungsteil gegenüberliegend ausgebildeten Befestigungsteil zur Befestigung eines Gegenstandes, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verankerungsteil (2) eine zylindrische Hülse ist, deren Wandung bei starker Erwärmung durch plastische Verformung aufweitbar ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verankerungsteil (2) und der Befestigungsteil (5) Teilbereiche eines einstückigen, hülsenförmigen Befestigungselements (1) sind.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (5) als Gewindebohrung (15) oder als Außengewinde (32) ausgebildet ist, welches koaxial zur Mittelachse des Befestigungselements (1) verläuft.

4. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (1) eine Axialbohrung hat, die im Bereich des Verankerungsteils (2) einen größeren Durchmesser hat als im Bereich des Befestigungsteils (5, Fig. 10).

5. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des Befestigungsteils (5) ein Profil zur formschlüssigen Verbindung mit einem Elektro-Bohrschrauber oder mit einem anderen Rotationswerkzeug (8) ausgebildet ist.

6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des Befestigungsteils (5) ein Bund (12) in Form eines Sechskants (17) oder in anderer Weise polygonförmig ausgebildet ist.

7. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (1) aus Stahl oder Aluminium besteht.

8. Verfahren zur Verankerung eines hülsenförmigen Befestigungselements aus Metall gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem hinterschnittenen Bohrloch einer Fassadenplatte, eines Mauerwerks oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (1) in Rotation versetzt wird und solange mit der ringförmigen Stirnseite (11) des Verankerungsteils (2) gegen den Bohrlochgrund des hinterschnittenen Bohrlochs (4) gedrückt wird, bis die hülsenförmige Wandung des Verankerungsteils sich stark erwärmt und plastisch aufweitet und sich im Bereich der Hinterschneidung (3) an die Bohrlochwandung anlegt, und daß daraufhin das Befestigungselement (1) ohne Rotation und ohne Belastung im Ruhezustand verbleibt, bis der Verankerungsteil (2) abkühlt und verfestigt ist.

9. Bohrer mit einem sich konisch erweiternden Bohrkopf zur Herstellung eines Bohrlochs mit Hinterschneidung zum Einsetzen eines Befestigungselements gemäß dem Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stirnfläche (21, 26) des Bohrkopfs (20) plan oder konkav ist und ebenso wie dessen Mantelfläche (22) einen Reibbelag (33) besitzt.

10. Bohrer nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bohrkopf (20) eine kegelförmige Innenbohrung (25) hat, die sich zu einer im Bohrschaft koaxial erstreckenden Kühlwasserbohrung (24) hin verjüngt, und daß die kegelförmige Innenbohrung (25) ebenfalls mit dem Reibbelag (33) überzogen ist.