DE4435533A1

DE4435533A1 - Threaded anchor connection for thin plates esp. of mineral material

Info

Publication number: DE4435533A1
Application number: DE19944435533
Authority: DE
Inventors: Felix Leeb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 1996-04-11

Abstract

The connection comprises a threaded bore (8) cut into a thin plate (9) of esp. mineral material by a milling tool with side and end cutters on the end. The cutters drill and thread a blind bore for its full length. A sleeve (4) with an outside thread (7) corresponding to the threaded bore and an inside thread and taper (5) divided into parts by end slits (6) screws into the bore. A bolt (3) with a key socket (11) and end radius (10) screws into the sleeve. The split taper is expanded by the bolt to hold the sleeve in the bore.

Description

Task

Es sind aus der Patentanmeldung P 3810884.4 und P 381046.s-14 (eigene Erfindungen) Gewindefräser zum Fräsen von Gewinden ins volle Material aller zerspannbaren Materialien in einem Arbeitsgang bekannt. Dabei ist vorgeschlagen, daß dem gewindeerzeugenden Zähnen eine um mindestens der zu erzeugenden beabsichtigten Gewindesteigung eine die Kernlochausnehmung erzeugende Schneiden (Stirn- und innere/äußere Flankenschneiden) vorgelagert sind. Dies ist mit dem Nachteil behaftet, daß bei der Erzeugung von Gewinden in dünnen Platten, wie dies z. B. bei Fassadenplatten der Fall ist, diese z. B. beim Gewindefräsen in Stahl unbedingt erforderlichen Kernlochschneiden nur eine begrenzte Gewindetiefe zuläßt, da ja einmal die Gewindeausnehmungen nur in Sacklochausführung erstellt sein darf, damit die Ansichtsfläche geschlossen bleibt, wodurch sich die einbringbare Gewindetiefe um den Vorlauf der kernlocherzeugenden Schneiden zusätzlich noch verringern, was sich natürlich bei dünnen Platten nachteilig auf die Auszugsfestigkeit der für diese Ausnehmung vorgesehenen Dübel oder Schrauben auswirkt. Desweiteren nützen sich solche z. B. mit Diamanten beschichtete Werkzeugschneiden allmählich ab, womit die zu erzeugenden Gewindeausnehmungen in einer Durchmessertoleranz von bis zu 0,5 mm erzeugt werden, wodurch die zulässige Verbindungstoleranzen für solche Verbindungen überschritten werden. Außerdem nützen sich die Kernlochschneiden nicht gleichmäßig ab, da ja die Radiusstirnschneiden mittig immer in Arbeitseinsatz sind. Zum Ändern bringen die so in spröden Materialien wie z. B. Stein, Marmor, Beton und dergleichen gefertigte Gewindeausnehmungen nicht die nötige Festigkeit um dort eine Schraube u. a. Stahlschrauben mit deren hohen Auszugswerten dement sprechend u. a. am hintersten Bohrlochbereich spielfrei und auszugssicher zu verankern bzw. auch wieder lösen zu können. There are from the patent application P 3810884.4 and P 381046.s-14 (own inventions) Thread milling cutter for milling threads into full material of all machinable materials in one Operation known. It is proposed that the threading teeth one at least to be generated intended thread pitch a the core hole recess generating cutting edges (forehead and inner / outer Flank cutting) are upstream. This has the disadvantage afflicted with the fact that in the production of threads in thin plates, like this B. is the case with facade panels, this z. B. at Thread milling in steel is absolutely necessary Core hole cutting only allows a limited thread depth, since yes once the thread recesses only in blind holes may be created so that the view area remains closed, which means that the thread depth that can be inserted is around the lead of the core hole-making cutting additionally reduce what of course adversely affect the thin plates Pull-out strength of the dowels provided for this recess or screws. Furthermore, such z. B. with Diamond-coated tool cutting edges gradually, with what the threaded recesses to be created in one Diameter tolerance of up to 0.5 mm can be generated the permissible connection tolerances for such connections be crossed, be exceeded, be passed. They are also useful Core hole cutting does not cut off evenly, since yes Radius end cutting is always in use in the middle. To the Change bring the brittle materials such as. B. stone, Marble, concrete and the like made thread recesses not the necessary strength to have a screw there u. a. Steel screws with their high pull-out values speaking u. a. free of play at the rearmost hole area to be able to be anchored out of the way or to be released again.

Proposed solution

Um diese Probleme zu lösen, wird vorgeschlagen, auf den Vorlauf der Kernlochschneiden zu verzichten, wodurch das Gewinde bis zum vollen Ausnehmungsgrund erzeugt werden kann. Dabei können einmal die Kernlocherzeugenden Schneiden auf gleicher Höhe, wie die gewindeerzeugenden Schneiden angebracht sein. Um aber den axialen Widerstand möglichst gering zu halten und die Standzeit der zum Einsatz kommenden Werkzeugschneiden zu erhöhen ist vorgeschlagen, bei größeren Durchmessern diese Schneiden auf jeweils zwei Stirnschneiden in Form eines Radius′ aufzuteilen in dem der Übergang mit Stirnschneide zur weiteren Stirnschneide durch eine Ausnehmung geteilt ist. Ferner könnte bei der Erzeugung von Gewindeausnehmungen in Steinmaterialien und sonstige spröde Werkstoffe bzw. auch dort wo ein Kern mitte Bohrung stehen bleiben kann, bzw. dieser dann bei spröden Werkstoffen leicht ausgebrochen werden kann auf die kernlocherzeugen den Schneiden fast ganz verzichtet werden, in dem sich dann an die gewindeerzeugenden Schneiden ab Radius Stirnschneidenende an dies in einem Längenmaß von einer zur beabsichtigten Gewindesteigung eine innere Flankenschneide anschließt und falls eine größere Steigung über der normalen Gewindenorm erzeugt werden soll, sich auch eine zusätzliche äußere Flankenschneide an die Gewindeerzeugenden Schneidenzahn anschließt. Dabei können dann beim Einsatz solcher Werkzeuge in spröden Materialien z. B. wie Stein in ihrem Schneidenbereich mit Diamanten oder dergleichen bestückt sein. Durch diese Schneidenausbildung wird eine Wechselwirkung der vorhandenen Schneiden erreicht, dies heißt, es kommen nur jeweils die in gleicher Richtung stehenden Schneiden durch den zirkularen Fräsvorgang zum Einsatz. Dieser Zirkularfräsvorgang ist einmal durch ein Vorsatzgerät P3810884.4 (eigene Erfindung) möglich, zum Ändern natürlich auch auf CNC-gesteuerten Maschinen. Um auch die Radiusstirnschneiden, welche ja in der Mitte ständig in Schneideingriff sind, auf etwa eine den anderen Schneidenflächen angepaßte Standzeit zu bringen, wird bei diamantbestückten Werkzeugen vorgeschlagen, in diesen Schneidenbereich mehr Diamanten anzubringen. Als weiteres ist vorgeschlagen, u. a. bei ganz dünnen Platten die in diese Ausnehmung einzufügenden Schrauben oder Dübel in Form der erzeugten Sacklochausnehmungen in ihrem vorderen Ende (gleich Eintauchende) zu fertigen, um bei diesen Platten die voll erstellte Gewindetiefe nutzen zu können. Zum Ändern ist noch vorgeschlagen, um einmal die durch die Werkzeugabnützung vorhandenen Ausnehmungstoleranz ausgleichen zu können und die Brüchigkeit von z. B. in Steinmaterialien erstellten Gewinden umgehen zu können und noch zusätzlich die Auszugswerte der zum jeweiligen Einsatz vorgesehenen Stahlschrauben in etwa erreichen zu können, ausgehend von der zum Einsatz mit entsprechenden Auszugswerten vorgesehenen Gewindeschraube, eine diesen Werten entsprechend große Gewindeausnehmung mit einer größeren Steigung als dies z. B. bei metrischen Gewinden der Norm entspricht, einzubringen, z. B. in eine Fassadenplatte eine Bohrausnehmung von einem Durchmesser von 13 mm mit einem Gewinde von einer Steigung von 3 mm zu versehen und die einzubringende Schraube mit einem Gewindering zu umgeben, welcher einmal ein der Schraube entsprechendes Innengewinde aufweist, zum Ändern einen Innenkonus sowie ein Außengewinde entsprechend der Gewindeausnehmung, im Bohrloch und wobei dieser Gewindering zumindestens im Konusbereich mehrmals durch Schlitze geteilt ist und somit beim Eindrehvorgang der eigentlichen Schraube, welche, falls erforderlich, mit einem auf Drehmoment einstellbaren Schrauber durchgeführt wird, kann diese Schraube z. B. durch eine vorhandene Innensechskantausnehmung aufgenommen werden und durch Drehbewegungen in die Ausnehmung eingedreht werden. Dabei ist vorgesehen, daß die Schraube an ihrem Eintauchende mit einem Radius versehen ist, wodurch beim Eindrehvorgang folgendes bewirkt wird: Die als Gewindehülse mit Innen u. Außengewinde sowie mit einem Innenkonus gefertigte Hülse wird im Bereich seines Innengewindes mit der zum Einsatz vorgesehenen Schraube mit dieser bereits in der Vormontage verbunden, so daß dann beim Eindrehvorgang diese so verbundenen Teile gleichzeitig in der Gewindeausnehmung spielfrei, auszugssicher und wieder demontierbar verankert werden können. Dies wird dadurch erreicht, indem sich der Gewindering beim Eindrehen bis zum Ausnehmungsgrund eindreht, desweiteren durch die im gleichen Ein drehvorgang erzeugten weiteren Drehbewegungen die eigentliche Schraube in dem Gewindering nach vorne dreht, und somit über den eingebrachten Konus dieser Gewindering u. a. im vordersten Bereich nach außen gedrückt wird und somit eine spiel freie Verbindung hergestellt wird. Dabei ist ferner noch vorgesehen, um auch bei spröden Materialien eine ausreichende Verbindung zu erreichen und unter Berücksichtigung des bei ca. 100 Grad liegenden Temperaturunterschiedes, welche diese Materialien witterungsbedingt ausgesetzt sind, diese aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Verbindungen Rechnung tragen zu können, daß die Gewindeflanken der Gewindeausnehmungen bzw. des Gewinderings so abweichend voneinander gestaltet sind, daß eigentlich nur die Gewindespitzen des Gewinderings zum vollen Eingriff nach erfolgtem Spreizvorgang kommen. Dabei ist weiterhin vorgesehen, um den Gewindespitzen eine ausreichende Eigenfestigkeit zu geben, diese vorne etwas abzurunden, wodurch die Gewindeausnehmungen im Gegenstück mit entsprechender Gegenausnehmung erstellt sein können. Diese Spreizverbindung ist durch Ausdrehen der eigentlichen Schraube auch wieder lösbar (gleich lösbare Verbindung).In order to solve these problems, it is suggested to advance to dispense with the core hole cutting, whereby the thread up to full reason for exception. You can do this once the core hole producing cutting edges at the same height as the thread-producing cutting edges. But around that to keep axial resistance as low as possible and the service life the tool cutting edge used is to be increased proposed to use these cutting edges for larger diameters to split two end cutting edges each in the form of a radius' in which the transition with end cutting edge to the further front cutting edge is divided by a recess. Furthermore, the Generation of thread recesses in stone materials and other brittle materials or even where a core is in the middle Bore can remain, or this in the case of brittle Materials can be easily broken out on the core hole producing the cutting edges are almost entirely dispensed with, in which then turns to the thread-producing cutting edges from radius End cutting edge to this in a length dimension from one to the intended thread pitch an inner flank cutting edge and if there is a steep slope above normal Thread norm should be generated, also an additional one outer flank edge on the thread-generating cutting tooth connects. You can then use such tools in brittle materials e.g. B. like stone in their cutting area Diamond or the like can be equipped. Through this Cutting edge formation becomes an interaction of the existing ones Cutting achieved, this means that only the in come cutting in the same direction through the circular Milling process for use. This circular milling process is unique possible with an attachment P3810884.4 (own invention), for changing, of course, also on CNC-controlled machines. Around also the radius end cutting, which is always in the middle There are cutting engagements on about one of the other cutting surfaces Bringing the adjusted tool life is done with diamond-tipped Tools suggested more in this cutting area To attach diamonds. It is also proposed u. a. at very thin plates to be inserted into this recess Screws or dowels in the form of the blind holes created to manufacture in its front end (equal to the immersion end) to be able to use the fully created thread depth for these plates. To change is still suggested to once through the Compensate for tool wear in existing recess tolerance to be able to and the fragility of z. B. in stone materials to handle created threads and additionally the Extract values of those intended for the respective application To be able to reach steel screws roughly, starting from the intended for use with corresponding extract values Threaded screw, a large one according to these values Thread recess with a larger pitch than this z. B. at metric threads conform to the standard, z. B. in a facade panel has a drilling recess with a diameter of 13 mm with a thread with a pitch of 3 mm and the screw to be inserted with a threaded ring surrounded, which one corresponding to the screw Has internal thread, for changing an inner cone as well as a External thread corresponding to the thread recess, in the borehole and this threaded ring at least in the cone area is divided several times by slots and thus at Screwing in the actual screw, which, if required, with a screwdriver adjustable to torque is carried out, this screw z. B. by a existing hexagon socket are added and can be screwed into the recess by rotary movements. Here it is provided that the screw at its immersion end is provided with a radius, whereby during the screwing process The following is effected: The as a threaded sleeve with an inside u. Male thread and sleeve made with an inner cone in the area of its internal thread with the one intended for use Screw connected to this in the pre-assembly, so that then these parts connected in this way at the same time during the screwing-in process backlash-free in the thread recess, secure against pulling out and again can be anchored in a removable manner. This will do so achieved by the threaded ring when screwing in until Exception reason turns, further by the same one turning process generated further rotary movements the actual Screw in the threaded ring turns forward, and thus over the introduced cone this ring nut u. a. in the forefront is pushed outwards and thus a play-free connection will be produced. It is also provided to also at brittle materials to achieve an adequate bond and taking into account the approx. 100 degrees Temperature difference which these materials are exposed to weather conditions, these from different Materials to be able to take existing connections into account, that the thread flanks of the thread recesses or Thread rings are designed so differently that actually only the thread tips of the threaded ring to the full Intervention after spreading. It is also provided adequate to the thread tips To give inherent firmness, rounding this off a bit, which the threaded recesses in the counterpart with a corresponding one Counter recess can be created. This spread connection is can also be removed by unscrewing the actual screw (same detachable connection).

annotation

Durch die Werkzeugabnützung werden unterschiedlich große Gewindeausnehmungen erzeugt. Um immer gleich große und mög lichst hohe Auszugswerte zu erzielen, wird dies durch die Konusverspreizung im hintersten Bohrlochbereich erreicht, und zugleich bewirkt diese Konusverspreizung eine Ausdrehsicherung. The tool wear causes different sizes Thread recesses generated. To always be the same size and possible To achieve the highest possible extraction values, this is achieved by the Cone expansion in the rearmost borehole area reached, and at the same time, this conical expansion causes an anti-twist device.

Description (all drawings in section)

Fig. 1 zeigt ein Werkzeug mit nur einer Stirnschneide im Maßstab von ca. 10 : 1, Fig. 1 shows a tool with only one end cutting edge at a scale of about 10: 1,

Fig. 2 zeigt einen Gewindeschnitt im gelben Maßstab, Fig. 2 shows a thread cut in the yellow scale,

Fig. 3 zeigt einen Gewindeschnitt mit eingefügten Gewindering, Fig. 3 shows a threaded section with inserted threaded ring,

Fig. 4 zeigt einen Gewindering mit eingefügter eigentlicher Befestigungsschraube im Maßstab von ca. 2 : 1, Fig. 4 shows a threaded ring with inserted fastening screw actual scale of about 2: 1,

Fig. 5 zeigt eine für diese Schraubenverbindung erstellte Ausnehmung in einer Platte, Fig. 5 shows a recess created for this screw connection in a plate,

Fig. 6 zeigt einen Gewindering mit eingefügter eigentlicher Befestigungsschraube für ganz dünne Platten, Fig. 6 shows a threaded ring with inserted actual fastening screw for very thin plates,

Fig. 7 zeigt eine für diese Schraubenverbindung erstellte Ausnehmung in einer ganz dünnen Platte, Fig. 7 shows a recess created for this screw connection in a very thin plate,

Fig. 8 zeigt ein Werkzeug mit zwei Stirnschneiden im Maßstab von ca. 10 : 1, Fig. 8 shows a tool with two end cutting edges at a scale of about 10: 1,

Fig. 9 zeigt eine mit diesem Werkzeug erstellte Gewindeausnehmung. Fig. 9 shows a threaded recess created with this tool.

Fig. 1 zeigt einen Werkzeugschaft (2) mit angeschlossenem Schneidenteil, wobei der gewindeerzeugende Schneidenzahn (1) ganz vorne angebracht ist, sowie die Stirnschneide in Form eines Radius′ (20) gebildet ist und die innere Flanke (21) schräg nach oben verläuft. Als weiteres schließt sich an den gewindeerzeugenden Schneidezahn (1) eine äußere Flan kenschneide (14) in einem Längenmaß (14) der zu erzeugenden Gewindesteigung (S) an. Ferner sind alle Schneidenbereiche (22) mit Diamanten bestückt. Fig. 2 zeigt eine erstellte Gewindeausnehmung in einer Platte (9) mit einem abgerundeten Gewindeprofil (16) sowie einer größeren Gewindesteigung (S) und dem zusätzlichen Maß (14). Fig. 3 zeigt selbige Gewindeausnehmung in einer Platte (9) mit eingefügter Gewindehülse (4) sowie die Profilabweichungen der Gewindeausnehmung in der Platte (9) und der Gewindehülse (4) sowie Gewindeabrundung (16) dieser Gewindehülse. Fig. 4 zeigt eine Gewindehülse (4) mit eingefügter eigentlicher Gewindeschraube (3), dabei trägt die Gewindehülse (4) ein Außengewinde (7) sowie ein Innengewinde (23) und einen Konus (5) und einen Freistich (24) wobei dieser Freistich (24) auch außen angebracht sein könnte, und ist durch Schlitze (6) zumindest im Konusbereich mehrmals durchteilt. Die eigentliche Gewindeschraube (3) ist mit einem Radius (10) abgerundet und beinhaltet eine Schlüsselweite (11). Fig. 5 zeigt eine Gewindeausnehmung (8) in einer Platte (9) zur Einfügung der Gewindehülse in Fig. 4, welche mit einem Werkzeug der Fig. 1 erstellt wurde. Fig. 6 zeigt eine Gewindehülse (4) für den Einsatz in ganz dünnen Platten (25), dabei ist die Form (13) der Ausnehmung (13a) in der Platte (25) angepaßt und es sind Anlageflächen (26) vorgesehen sowie eine Schlüsselweite (27) und natürlich auch ein Innenkonus (5) sowie ein Freistich (24) und Schlitze (15) angebracht. Die eingebrachte eigentliche Schraube (3) ist gleich wie in Fig. 4. Fig. 7 zeigt eine Gewindeausnehmung (8) in einer dünnen Platte (25) für die Aufnahme der Gewindehülse (4a). Fig. 8 zeigt einen Werkzeugschaft (17), welcher mit zwei Radiussternschneiden (19) bestückt ist und ansonsten die bereits aufgeführten Werte wie bei Fig. 1 aufweist. Fig. 9 zeigt eine Gewindeausnehmung (18) in einer Platte (9), welche mit dem Werkzeug in Fig. 8 erstellt wurde. Fig. 1 shows a tool shank ( 2 ) with attached cutting part, the thread-generating cutting tooth ( 1 ) is attached at the very front, and the end cutting edge is formed in the form of a radius' ( 20 ) and the inner flank ( 21 ) extends obliquely upwards. Furthermore, an external flank cutting edge ( 14 ) adjoins the thread-producing cutting tooth ( 1 ) in a length dimension ( 14 ) of the thread pitch (S) to be generated. Furthermore, all cutting areas ( 22 ) are equipped with diamonds. Fig. 2 shows a created thread recess in a plate ( 9 ) with a rounded thread profile ( 16 ) and a larger thread pitch (S) and the additional dimension ( 14 ). Fig. 3 shows the same thread recess in a plate ( 9 ) with an inserted threaded sleeve ( 4 ) and the profile deviations of the threaded recess in the plate ( 9 ) and the threaded sleeve ( 4 ) and thread rounding ( 16 ) of this threaded sleeve. Fig. 4 shows a threaded sleeve ( 4 ) with inserted actual screw ( 3 ), the threaded sleeve ( 4 ) carries an external thread ( 7 ) and an internal thread ( 23 ) and a cone ( 5 ) and an undercut ( 24 ), this undercut ( 24 ) could also be attached outside, and is divided several times by slots ( 6 ) at least in the cone area. The actual threaded screw ( 3 ) is rounded off with a radius ( 10 ) and contains a wrench size ( 11 ). Fig. 5 shows a threaded recess ( 8 ) in a plate ( 9 ) for inserting the threaded sleeve in Fig. 4, which was created with a tool of Fig. 1. Fig. 6 shows a threaded sleeve ( 4 ) for use in very thin plates ( 25 ), the shape ( 13 ) of the recess ( 13 a) in the plate ( 25 ) is adapted and there are contact surfaces ( 26 ) and a Width across flats ( 27 ) and of course an inner cone ( 5 ) as well as an undercut ( 24 ) and slots ( 15 ). The actual screw ( 3 ) is the same as in Fig. 4. Fig. 7 shows a threaded recess ( 8 ) in a thin plate ( 25 ) for receiving the threaded sleeve ( 4 a). Fig. 8 shows a tool shank ( 17 ) which is equipped with two radial star blades ( 19 ) and otherwise has the values already listed as in Fig. 1. Fig. 9 shows a threaded recess ( 18 ) in a plate ( 9 ), which was created with the tool in Fig. 8.

Claims

1. Detachable threaded anchor connections in thin plates, which consist, among other things, of mineral materials.
Detachable threaded connections, the threaded recess being moved into the full material with a tool which can be brought into the required movement sequences by means of an attachment device or a CNC-controlled machine, by the tool being driven in rotation in an eccentric movement with a continuous, predetermined Z-axis position, the Tool with forehead inside u. outer flank cutting edges and thread-producing cutting edges and a threaded screw can be anchored in a recess created in this way in a manner that is secure against pulling and free of play and can also be released again, this is characterized in that the thread-producing cutting edges ( 1 ) are attached to the foremost end of the tool shank ( 2 ) and screw ( 3 ) actually provided for anchoring is uneven with a threaded sleeve ( 4 ), which has an inner cone ( 5 ) and is slotted ( 6 ) several times at least in this cone area and the external thread ( 7 ) of this threaded sleeve is roughly the threaded recess ( 8 ) in the plate ( 9 ) intended for anchoring, and the actual screw ( 3 ) is equipped with a radius ( 10 ) and has a width across flats ( 11 ).

2. Detachable threaded anchor connections according to claim 1, characterized in that the threaded sleeve ( 4 ) introduced into the threaded recess ( 8 ) in the form ( 13 ) of this basic thread recess ( 13 a) is made to be adapted.

3. Detachable threaded anchor connections according to claims 1-2, characterized in that an external flank cutting edge ( 14 ) adjoins the thread-producing cutting edges ( 1 ) and slots ( 15 ) for the passage of coolant and the resulting drilling cuttings are present and the inner flank cutting edges ( 21 ) run diagonally upwards and, in the case of diamond-tipped cutting edges ( 22 ), this is covered in the front cutting edge area ( 19-20 ) with increased diamond tipping.

4. Detachable threaded anchor connections according to claims 1-3, characterized in that threaded recesses ( 8 ) in the plate ( 9 ) in their degrees slightly different from the number of threads of the threaded ring ( 4 ) and the thread is rounded in its tips ( 16 ) and the thread recesses with the same radius ( 16 ) are also created.

5. Detachable threaded anchor connections according to claims 1-4, characterized in that the tool ( 17 ) for producing larger thread recesses ( 18 ) is equipped with two end cutting edges ( 19 ).