DE4301307A1

DE4301307A1 - Baustahlverbindung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4301307A1
Application number: DE19934301307
Authority: DE
Inventors: Heribert Hiendl; Robert Minieri
Original assignee: Rebar Couplerbox Inc
Current assignee: Rebar Couplerbox Inc
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1994-07-21

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine geschraubte Baustahlver bindung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß Oberbegriff Patentan spruch 9.

Verbindungen dieser Art wurden bereits vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Baustahlverbindung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Baustahlverbindung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung ent sprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 9 ausgebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Baustahlverbindung erfolgt das Einbringen der Außengewinde bzw. der diese Außengewinde bildenden Gewindeabschnitte ausschließlich oder nahezu ausschließlich in die Profilierung bzw. in die diese Profi lierung bildenden Rippen des Baustahles. Hiermit wird zunächst der grundsätzliche Vorteil erreicht, daß trotz des Gewindes der wirksame Querschnitt des Baustahles, d. h. der Querschnitt, den dieser Baustahl ohne Berücksichtigung der Profilierung aufweist, voll erhalten bleibt.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Einbringen der Außengewinde durch Schneiden, d. h. durch spanabhebende oder spanende Bearbeitung erfolgt. Hierdurch ist es zum einen auch mit einem relativ geringen maschinellen Aufwand möglich, die Gewindeabschnitte nur in der Profi lierung herzustellen. Zum anderen hat dies u. a. auch den Vorteil, daß die Außengewinde hergestellt werden können, ohne daß die Struktur des Materials des Baustahles außerhalb der Profilierung verändert wird.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht insbesondere auch bei Baustählen, die nach Tempcore-Verfahren hergestellt sind und die eine die Profilierung einschließende äußere Querschnittszone mit besonders hoher Festigkeit besitzen. Durch das Einschneiden der Gewindeabschnitte in die Profilierung wird die Struktur des Materials weder in der Profilierung, noch insbesondere in der äußeren Querschnitts zone des Baustahles verändert. Durch das Einbringen der Gewindeabschnitte ergibt sich somit keine Änderung der Eigenschaften des Baustahles, insbesondere wird auch bei einem nach dem Tempcore-Verfahren hergestellten Baustahl die Struktur der äußeren Querschnittszone nicht verändert.

Weiterhin lassen sich die Außengewinde bei der Erfindung mit relativ einfachen, leichten Werkzeugen und Maschinen her stellen, die (Werkzeuge) und Maschinen leicht transportierbar sind und demnach auch an dem jeweiligen Verwendungsort des Baustahles (Baustelle) zur Verfügung gestellt werden können, d. h. das Einbringen der Außengewinde ist mit den vorgenannten Vorteilen am jeweiligen Verwendungsort (Baustelle) möglich.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt eine unter Verwendung einer Gewinde-Muffe hergestellte Schraubverbindung zwischen zwei Längen eines Bau stahls;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung ein mit einem Gewinde versehenes Ende einer Baustahllänge;

Fig. 3 das in der Fig. 2 dargestellte Ende des Baustahls im Teilschnitt, entsprechend der Schnittlinie I-I der Fig. 2;

Fig. 4 in sehr vereinfachter Darstellung ein Schneidwerkzeug zum Erzeugen des Gewindes auf einem Baustahl.

In den Figuren sind 1 und 2 zwei Längen eines hochwertigen, gewalzten Baustahles, beispielsweise eines wärmebehandelten, d. h. nach dem Tempcore-Verfahren hergestellt sind und hierdurch eine äußere Querschnittszone 3 mit besonders hoher Festigkeit besitzen, die (Querschnittszone) auch die Profi lierung des Baustahles bzw. der Baustahllängen 1 und 2 umfaßt.

Die Profilierung ist bei der dargestellten Ausführungsform von über den Umfang des Baustahles wegstehenden Rippen 4 gebildet, die sich jeweils schräg zu einer gedachten, parallel zur Längsachse L der Baustahllängen 1 bzw. 2 verlaufenden Mantellinie 5 erstrecken und so vorgesehen sind, daß sich jeweils zwei Rippen 4 bei 6 kreuzen. Diese Profi lierung ist in den USA unter der Bezeichnung "cross-pattern" bekannt.

Die beiden Baustahllängen 1 und 2 sind durch ein Verbindungs stück, welches von einer zylinderförmigen Gewindemuffe 7 mit Innengewinde 8 gebildet ist, durch Verschrauben miteinander verbunden und zwar derart, daß zumindest im Bereich der Verbindung bzw. Muffe 7 die beiden Baustahllängen 1 und 2 mit ihren Längsachsen L achsgleich angeordnet sind.

Für die Schraubverbindung sind die Baustahllängen 1 und 2 an ihren in die Muffe 7 eingreifenden Enden jeweils mit einem Außengewinde versehen, welches unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs, d. h. durch Schneiden bzw. spanende Be arbeitung derart hergestellt ist, daß dieses Gewinde 9 nur durch Gewindeabschnitte 10 gebildet ist, die ausschließlich in den Rippen 4 vorgesehen sind, während außerhalb der Rippen 4 an der Umfangsfläche der jeweiligen Baustahllängen 1 bzw. 2 kein Gewinde ist. Hierdurch wird erreicht, daß der wirksame Durchmesser D, den der Baustahl außerhalb der Rippen oder ohne Berücksichtigung der Rippen 4 aufweist, durch das Gewinde 9 nicht reduziert wird, vielmehr voll erhalten bleibt und somit durch das Gewinde 9 auch keine Schwächung der Festigkeit des Baustahles bzw. der Baustahllängen 1 und 2 eintritt.

Das Herstellen des Gewindes 9 durch Schneiden, d. h. durch ein entsprechendes Schneidwerkzeug auf einer Gewindeschneid maschine hat u. a. den Vorteil, daß das Schneidwerkzeug so eingestellt werden kann, daß die Gewindeabschnitte 10 tatsächlich nur im Bereich der Rippen 4 erzeugt werden und nicht außerhalb dieser Rippen, und daß darüber hinaus die Struktur des Materials des Baustahles außerhalb der Rippen 4 beim Einbringen des jeweiligen Gewindes 9 nicht verändert wird, so daß die jeweilige Baustahllänge 1 bzw. 2 auch nach dem Einbringen des jeweiligen Gewindes 9 definierte Eigen schaften aufweist, nämlich die bekannten Eigenschaften des verwendeten Baustahles.

Insbesondere hat die Herstellung der Gewinde 9 durch Schnei den auch den Vorteil, daß dies mit relativ kleinen, hand lichen Gewindeschneidwerkzeugen und Gewindeschneidmaschinen durchgeführt werden kann, das Herstellen der Gewinde 9 also am Verwendungsort des Baustahles, d. h. auf der Baustelle erfolgen kann.

Bei den sich kreuzenden Rippen 4 besteht weiterhin der Vorteil, daß in Umfangsrichtung des Baustahles eine Vielzahl von Gewindeabschnitten 10 aufeinander folgen, d. h. jeder gedachte, sich um den vollen Umfang des Baustahles er streckende Gewindegang sich also aus einer Vielzahl von Gewindeabschnitten 10 zusammensetzt.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, besitzt jeder Gewinde abschnitt 10 zwei Flanken 10′ und 10′′, die einen Winkel a miteinander einschließen. Dieser Winkel liegt im Bereich zwischen 70° und 90°, bevorzugt beträgt dieser Winkel a 90°. Zwei benachbarte Gewindeabschnitte 10 bilden zwischen sich eine nutenförmige Vertiefung 11. Der Winkel b, bildet die Flanken 10′ und 10′′ zweier benachbarter Gewindeabschnitte 10 im Bereich des Bodens dieser Vertiefung 11 miteinander einschließen liegt bevorzugt ebenfalls zwischen 70° und 90° und beträgt dabei vorzugsweise 90°. Die Gewindeabschnitte 10 sind an den zwischen den Flanken 10′ und 11′ gebildeten Kanten 12 abgerundet. Ebenso sind die Ausnehmungen 11 an ihrem Boden abgerundet.

Die axiale Länge l der Muffe 7 bzw. die axiale Länge der Schraubverbindung (Länge der beiden, mit der Muffe 7 in Eingriff stehenden Gewinde 9) ist vorzugsweise länger als der 4fache Durchmesser D des Baustahles und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 4×D und 6×D. Vorzugsweise beträgt die Länge l 4×D.

Bevorzugt sind die Gewinde 8 und 9 derart aufeinander abgestimmt, daß das Gewinde 9 geringfügig größer ist als das Innengewinde 8, so daß Baustahllängen 1 und 2 nach dem Einschrauben in die Muffe 7 dort zusätzlich durch Verklemmen gehalten sind.

Die Fig. 4 zeigt in sehr vereinfachter Darstellung eine in einer Gewindeschneidvorrichtung 13 eingespannte Baustahl länge, beispielsweise Baustahllänge 1. Diese Baustahllänge ist durch Abscheren mittels einer Schere von einem Baustahl vorrat gewonnen. Durch dieses Abscheren ist die Baustahllänge 1 an ihrem mit dem Außengewinde 9 zu versehenen Ende 1′ leicht aufgebogen, insbesondere auch an der Schnittstelle, wie dies in der Fig. 4 angedeutet ist.

Weiterhin ist in der Fig. 4 ein Schneidwerkzeug 14 darge stellt, welches um eine Werkzeugachse WA rotierend antreibbar ist und in dem um die Werkzeugachse WA versetzt mehrere Gewindeschneid-Backen 15 vorgesehen sind.

Die Baustahllänge 1 wird mit ihrem mit dem Außengewinde 9 zu versehenen Ende achsgleich mit der Werkzeugachse WA ange ordnet und gelangt mit dem Aufschneiden des Gewindes 9 zunehmend in den zwischen den Schneidbacken 15 gebildeten Raum des Schneidwerkzeuges 14, welches für diesen Zweck nicht nur rotierend um die Werkzeugachse WA angetrieben wird, sondern welches sich auch in Richtung dieser Werkzeugachse bewegt. In der Fig. 4 ist mit 16 weiterhin eine Einspann vorrichtung dargestellt, mit der die Baustahllänge 1 einge spannt bzw. gehalten ist.

Um eine Beschädigung des Werkzeuges 14 insbesondere der Schneidbacken zu vermeiden, weisen diese an der Seite des Werkzeuges 14, an der die Baustahllänge 1 mit dem Ende 1′ eingeführt wird, eine schräge oder abgerundete Fläche 15′ derart auf, daß der Abstand dieser Fläche von der Werkzeug WA mit zunehmendem Abstand von der Seite 14 des Werkzeugs abnimmt, mit den Flächen 15′ also eine gewisse Ausrichtung der Baustahllänge 1 an ihrem Ende 1′ erreicht wird. Bevorzugt sind die Flächen 15′ auch in der Querschnittsebene der Fig. 4, d. h. in der die Werkzeugachse WA einschließenden Quer schnittsachse gewölbt.

Die Einspannung 16 ist weiterhin so ausgebildet, daß die Baustahllänge 1 zwar verdrehungssicher gehalten ist, aber bezogen auf die Längsachse L der Baustahllänge 1 ein radia les, bevorzugt aber auch ein axiales Ausweichen der Baustahl länge 1 und/oder ein Schwenken dieser Baustahllänge um Achsen radial zur Längsachse L um einen gewissen Betrag möglich ist. Weiterhin ist die Einspannung 16 in einem gewissen Abstand von dem Werkzeug 14 derart vorgesehen, daß beim Schneiden des Gewindes auch eine Anpassung der Baustahllänge 1 aufgrund ihrer Eigenelastizität möglich ist. Durch diese weiche bzw. elastische Einspannung ergibt es eine wesentliche Schonung des Werkzeugs 14 sowie der Schneidbacken 15.

Abweichend kann die Gewindeschneidmaschine 13 auch so ausgeführt sein, daß das Werkzeug 14 nur um die Werkzeugachse WA drehbar angetrieben ist, in Richtung dieser Achse aber für den Vorschub nicht bewegbar ist. In diesem Fall ist die Einspannhalterung 16 für den notwendigen Vorschub in Richtung der Achse WA bewegbar, und zwar beispielsweise dadurch, daß sie auf einem Schlitten vorgesehen, der in einer ent sprechenden Führung verschiebbar ist. Für die elastische Einspannung der Baustahllänge 1 bzw. 2 sind in diesem Fall dann der Schlitten und/oder die Führung für diesen Schlitten elastisch ausgebildet.

Das Werkzeug 14 ist so ausgeführt, daß es nach dem Aufbringen des Gewindes 9 geöffnet werden kann, d. h. die Gewinde schneidbacken 15 können radial nach außen bewegt werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Ab wandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanken verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1, 2 Baustahllänge
1′ Ende
3 Querschnittszone
4 Profilierung bzw. Rippen
5 Mantellinie
6 Kreuzungspunkt
7 Gewindemuffe
8 Innengewinde
9 Außengewinde
10 Gewindeabschnitt
10′, 10′′ Flanke
11 Vertiefung
12 Kante
13 Gewindeschneidmaschine
14 Werkzeug
14′ Werkzeugseite
15 Schneidwerkzeug
15′ Schrägfläche
16 Einspannhalterung

Claims

1. Verbindung zwischen wenigstens zwei Längen (1, 2) eines eine Profilierung (4) aufweisenden Beton- oder Bau stahles, wobei die Verbindung als Schraubverbindung unter Verwendung einer Gewindemuffe (7) ausgeführt ist, in die die beiden Baustahllängen (1, 2) jeweils mit einem, mit einem Außengewinde (9) versehenen Ende eingreifen, wobei das Außengewinde (9) aus im Bereich der Profilierung (4) des Baustahles vorgesehenen Gewindeabschnitten (10) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeab schnitte (10) durch Schneiden unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs, d. h. durch spanende Bearbeitung, in der Profilierung (4) bzw. in den diese Profilierung bildenden Rippen (4) erzeugt sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (10) ausschließlich in der Profi lierung bzw. in den Rippen (4) erzeugt sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Außengewinde (9) bzw. deren Gewindeab schnitte (10) am Verwendungsort bzw. auf der Baustelle durch Schneiden hergestellt sind.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (10) zwei Flanken (10′, 10′′) besitzen, die einen Winkel (a) miteinander einschließen, der im Bereich zwischen etwa 70° bis 90° liegt, vorzugsweise 90° beträgt.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte, in einer Profilierung oder Rippe (4) vorgesehene Gewindeabschnitte (10) eine Vertiefung (11) zwischen sich bilden, und daß die Flanken der benachbarten Gewindeabschnitte (10) am Boden dieser Vertiefung (11) einen Winkel (b) miteinander einschließen, der im Bereich zwischen etwa 70° und 90° liegt, vorzugs weise 90° beträgt.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Gewindemuffe (7) bzw. die Summe der axialen Längen der in das Innen gewinde (8) eingreifenden Außengewinde (9) der Baustahl längen (1, 2) größer ist als 4D ist, wobei D der Durchmesser des Baustahles ohne die Profilierung bzw. Rippen (4) ist.

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge (l) der Gewindemuffe (7) zwischen 4×D und 6×D liegt, vorzugsweise 4×D beträgt.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung von schräg zu einer gedachten Mantellinie (5) verlaufenden Rippen, vorzugs weise von sich kreuzenden Rippen (4) gebildet ist.

9. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen wenigstens zwei Längen (1, 2) eines eine Profilierung (4) aufweisenden Baustahles, wobei die Verbindung als Schraubverbindung unter Verwendung einer Gewindemuffe (7) ausgeführt ist, in die die beiden Baustahllängen (1, 2) jeweils mit einem, mit einem Außengewinde (9) versehenen Ende eingreifen, wobei das Außengewinde (9) aus im Bereich der Profilierung (4) des Baustahles vorgesehenen Gewindeabschnitten (10) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (10) durch Schneiden unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs, d. h. durch spanende Bearbeitung, in der Profilierung (4) bzw. in den diese Profilierung bildenden Rippen (4) erzeugt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (10) ausschließlich in der Profi lierung bzw. in den Rippen (4) erzeugt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß die Außengewinde (9) bzw. deren Gewindeab schnitte (10) am Verwendungsort bzw. auf der Baustelle durch Schneiden hergestellt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeabschnitte (10) mit zwei Flanken (10′, 10′′) hergestellt werden, die einen Winkel (a) miteinander einschließen, der im Bereich zwischen etwa 70° bis 90° liegt, vorzugsweise 90° beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte, in einer Profilierung oder Rippe (4) vorgesehene Gewindeabschnitte (10) eine Vertiefung (11) zwischen sich bilden, und daß die Flanken der benachbarten Gewindeabschnitte (10) am Boden dieser Vertiefung (11) einen Winkel (b) miteinander einschließen, der im Bereich zwischen etwa 70° und 90° liegt, vorzugs weise 90° beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Gewindemuffe (7) bzw. die Summe der axialen Längen der in das Innen gewinde (8) eingreifenden Außengewinde (9) der Baustahl längen (1, 2) größer hergestellt ist als 4×D ist, wobei D der Durchmesser des Baustahles ohne die Profilierung bzw. Rippen (4) ist.

15. Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge (l) der Gewindemuffe (7) zwischen 4×D und 6×D liegt, vorzugsweise 4×D beträgt.

16. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung von schräg zu einer gedachten Mantellinie (5) verlaufenden Rippen, vorzugs weise von sich kreuzenden Rippen (4) gebildet ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustahllänge (1, 2) beim Schneiden des Außengewindes (9) nachgiebig in einer Einspannung (16) der Schneidvorrichtung gehalten ist.