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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, die zum Beispiel die Form von Nägeln, Befestigungsvorrichtungen,
Verankerungen oder Bewehrungen annehmen könnte. Eine solche Vorrichtung
ist aus
EP-A-171250 bekannt.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Anmeldung
Verbindungsvorrichtungen mit zwei oder drei radialen Hauptflügeln, die
von einem mittigen Kern abstehen und durch eine Spiralumformungsanordnung
gedrückt
werden, um ihnen schraubenförmige
Konfigurationen zu verleihen, so dass sie einen schraubenartigen
Eingriff in einer breiten Vielzahl weicherer Materialien oder Materialien
mit geringerer Dichte, die in den Baugewerben verwendet werden,
erzeugen, wenn sie axial in sie hineingetrieben oder in sie eingebettet
werden. Die in Betracht gezogenen mit Radialflügeln versehenen schraubenförmigen Produkte ähneln denen,
die
EP 0494099 ,
GB 2262560 und in
EP 0171250 beschrieben sind,
und können
dafür verwendet
werden, als Verankerungen, Bewehrungen, Halterungen und/oder Befestigungsvorrichtungen
zu dienen. Mit Nuten versehene Walzen oder andere Mittel können dafür verwendet
werden, Drähte,
Stäbe oder
Extrusionen durch Spiralumformungsanordnungen zu drücken, um
die Verbindungsvorrichtungen zu bilden.
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Derzeit
erhalten solche Drähte
eine schraubenförmige
Konfiguration, indem gegenüberliegende Enden
von langen Drahtabschnitten ergriffen werden und dann ein Ende gedreht
wird, während
das andere unbewegt gehalten wird. Es ist festgestellt worden, dass
derzeitige Verfahren zum Herstellen schraubenförmiger Konfigurationen in einer
Reihe wichtiger Aspekte unzuverlässig
und einschränkend
sind. Es ist möglich,
dass die Spiralsteigung entlang eines gedrehten Drahtabschnitts
in einem inakzeptablen Maß variiert.
Die bekannt gegebenen Toleranzen bei solchen Drähten reichen bis zu ±2 mm über 40 mm
Steigung, was eine Abweichung von bis zu 10 % bedeutet. Zu einer
Variation kommt es immer, wenn es eine geringfügige Änderung bei den metallischen
oder geometrischen Eigenschaften gibt, wozu es unweigerlich an den
Enden kommt. Das liegt daran, dass die Enden, bevor ein Verdrehen
stattfindet, über
eine Distanz ergriffen werden müssen,
die ausreicht, damit die Torsionskräfte an den Enden aufgenommen werden
können.
Solche Enden entsprechen nicht den Spezifikationen und müssen als
Abfall abgeschnitten werden. Ein anderes Problem ist, dass, wenn
ein langer Abschnitt zwischen Endgreifern verdreht wird, seine Gesamtlänge allmählich während des
Verdrehens verkürzt
wird und er aus seinen Endgreifvorrichtungen herausgezogen wird,
sofern sich diese Vorrichtung nicht in einer federbelasteten Weise
verschieben kann.
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Die
Gründe,
warum es für
die Funktion von ausschlaggebender Bedeutung ist, dass ein mit schraubenförmigen Flügeln versehener
Draht eine exakt konstante Spiralsteigung über seine gesamte Funktionslänge hinweg
aufweist, werden später
anhand der Zeichnungen erläutert.
Im Wesentlichen ist es so, dass, wenn dies nicht der Fall ist, die
erzeugte Greifwirkung größtenteils
ineffektiv ist, wenn die Verbindungsvorrichtung in ein relativ schwaches
Baumaterial wie zum Beispiel Gasbeton hineingetrieben wird, weil
schraubenförmige
Flügel
mit ungleicher Steigung in zerstörerischer
Weise in das Material hineingetrieben werden. Außerdem wird der Widerstand
beim Hineindrehen einer Helix mit uneinheitlicher Steigung in harte
Materialien deutlich vergrößert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Die
Vorrichtung kann einen hinteren Endabschnitt enthalten, der vorstehende
Laschen aus Material an den Enden des Flügelmaterials aufweist.
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Die
Vorrichtung enthält
vorzugsweise zwei oder drei Hauptflügel, die sich von dem mittigen
Kern aus erstrecken.
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Die
Verbindungsvorrichtung kann vorteilhafterweise eine offene Helix
aufweisen. Die Spiralsteigung kann wenigstens eine volle 360°-Drehung
innerhalb eines axialen Abstands von fünfeinhalb umschriebenen Profildurchmessern
enthalten.
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Die
Vorrichtung umfasst vorzugsweise einen Draht, einen Stab oder eine
Hohlextrusion.
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Die
Vorrichtung kann einen vorderen Endabschnitt enthalten, der ein
Profil aufweist, das einen bestrichenen Winkel von 20° bis 40° (eingeschlossen)
erzeugt.
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Die
Vorrichtung kann einen vorderen Endabschnitt enthalten, der ein
flachnasiges Ende mit einer Fläche
aufweist, die zwischen 90 % und 40 % des Querschnitts des gemeinsamen
axialen Kerns entspricht.
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Vorteilhafterweise
kann die Verbindungsvorrichtung in der Weise hergestellt werden,
dass man einen länglichen
Vorformling durch eine Spiralumformungsanordnung drängt, um
den Vorformling umzuformen.
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Die
Umformungsanordnung kann eine schneller werdende Steigung aufweisen,
wodurch die Umformung des Vorformlings während seines Durchgangs durch
die Anordnung stärker
wird.
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Die
Umformungsanordnung kann einen im Wesentlichen geraden Eintrittsabschnitt
enthalten.
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Die
Umformungsanordnung kann einen Austrittsabschnitt von im Wesentlichen
konstanter Steigung enthalten.
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Die
Umformungsanordnung kann ein Verdrehungsformwerkzeug umfassen.
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Das
Verdrehungsformwerkzeug kann einen kontinuierlichen Formwerkzeugdurchgang
aufweisen.
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Der
Vorformling kann mehrere Schwächungszonen
enthalten, und das Verfahren kann das Abbrechen des umgeformten
Vorformlings an den Schwächungszonen
enthalten, um mehrere Verbindungsvorrichtungen bereitzustellen.
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Die
Schwächungszonen
können
so geformt sein, dass jede Verbindungsvorrichtung wenigstens ein
scharfkantiges Ende enthält.
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Der
Vorformling kann mittels Antriebsrollen durch die Spiralumformungsanordnung
hindurchgedrückt
werden.
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Der
Vorformling kann ein stabartiges Element enthalten, und das Verfahren
kann umfassen, den Vorformling durch die Spiralumformungsanordnung
zu drängen,
um den Vorformling zu einer offenen Helix umzuformen.
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Vorteilhafterweise
ist der Durchmesser des stabartigen Elements größer als der Außenradius
der schraubenförmigen
Verbindungsvorrichtung. Das stabartige Element kann einen kreisrunden
Querschnitt oder einen polygonalen Querschnitt aufweisen.
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In
einem bevorzugten Herstellungsverfahren hat die Verbindungsvorrichtung
einen mittigen Kern und zwei, drei oder mehr schraubenförmige Hauptflügel, die
sich im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des mittigen Kerns erstrecken,
wobei der Prozess umfasst, einen Vorformling (vorzugsweise in der Form
eines Drahtes, eines Stabes oder einer Extrusion) durch eine Spiralumformungsanordnung
mit schneller werdenden zusammengesetzten Schraubenwinkeln zu drängen, um
den Vorformling so zu verdrehen, dass er eine Schraubenform annimmt.
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Vorteilhafterweise
weist die Spiralumformungsanordnung eine schneller werdende Steigung auf.
Vorzugsweise hat eine solche Anordnung einen im Wesentlichen geraden
Eintrittsabschnitt.
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Vorteilhafterweise
kann der Vorformling (der ein Draht, ein Stab oder eine Extrusion
sein kann) Schwächungszonen
in zuvor festgelegten Intervallen aufweisen, damit Abschnitte nach
dem Verdrehen abgeknickt werden können, um mehrere Befestigungsvorrichtungen
herzustellen. Vorzugsweise sind die Schwächungszonen so geformt, dass
jede Verbindungsvorrichtung nach dem Abknicken wenigstens ein spitz
zulaufendes Ende aufweist. Schraubenformungsanordnungen können zufriedenstellend in
Verbindung mit einigen anderen Fertigungstechniken verwendet werden,
zum Beispiel unmittelbar nachdem das Metall, aus dem der Vorformling
besteht, in einem schmelzflüssigen
oder halbplastischen Zustand durch ein Extrusionswerkzeug extrudiert
wurde. Spiralumformungsanordnungen konzentrieren vorteilhafterweise
Arbeitswärmeenergie
innerhalb einer relativ kurzen Arbeitszone unter Ausnutzung eines
Erwärmungseffekts,
wodurch das Material besser umformbar wird. Der nächstliegende
Stand der Technik lehrt, dass ein kreisrundes Rohr durch ein Formwerkzeug
mit einer konstanten Spiralsteigung und einem konischen Hohlraum
gezogen wird, um den Durchmesser des mittigen Kerns zu verringern,
wie in
EP 150906 beschrieben.
Dieses Verfahren ist allerdings nicht auf die vorliegende Erfindung anwendbar,
bei der das eingeführte
Material vorprofiliert wurde und massive Metallflügel aufweist.
In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass die Spiralumformungsanordnung
einen geraden Eintrittskanal aufweist, durch den ein mit Radialflügeln versehener Draht
oder Stab oder eine mit Radialflügeln
versehene Extrusion eintreten kann, wodurch ein deutlicher Widerstand über eine
Distanz hinweg verringert wird, die ausreicht, um torsionale Reaktionsflächen von ausreichender
Größe zu schaffen,
die gewährleisten, dass
das Material der Flügel
nicht abgeschert wird. Es ist wichtig, dass der Austritt eine Spiralsteigung, die
mit der gewünschten
Steigung der Endprodukte übereinstimmt, über eine
ausreichende Distanz hinweg aufweist, um eine genügend große Oberfläche zu schaffen,
um Torsionsbelastungen hervorzurufen, die über die Elastizitätsgrenzen
hinausgehen.
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Ein
bevorzugtes Herstellungsverfahren beinhaltet die Verwendung einer
Spiralumformungsanordnung, die einen kontinuierlichen Durchgang
aufweist, in dem eine schneller werdende Helix angeordnet ist. Die
Steigung wird von null bis zu dem gewünschten zusammengesetzten Schraubenwinkel am
entfernten Ende übergangslos
schneller. Es versteht sich, dass Flächen, die erforderlich sind,
um aktive und reaktive Kräfte
entlang der Länge
des Metallprofils auszuüben,
an benötigten
Stellen entlang der gesamten Länge
der Anordnung angeordnet sind. Bei solchen Umformungsanordnungen
kann ein vorderes Ende des Vorformlings gerade in und durch eine
solche Anordnung geschoben werden. Aus ähnlichen Gründen ist es möglich, kontinuierlich
ein Element hindurchzuschieben, das bereits in Abständen gestanzt
wurde, um Abschnitte von schraubenförmigem Material mit geformten
vorderen und hinteren Enden herzustellen, die anschließend für den Endgebrauch abgeknickt
werden können.
Es versteht sich, dass, nachdem ein mit Flügeln versehenes Material bereits
in eine Schraubenform gebracht wurde, das Profilieren des vorderen
oder hinteren Endes mittels eines Stanz- oder Scherwerkzeugs geometrisch
viel komplizierter ist, was an den unterschiedlichen komplexen zusammengesetzten
Winkeln liegt. Es versteht sich, dass die Spiralsteigung absolut
regelmäßig sein
müsste,
damit vorverdrehtes Material in eine solche komplizierte Stanzmaschinengeometrie
eingeführt
und auf effiziente Weise auf sie ausgerichtet werden kann.
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Das
Verfahren zum Ausbilden eines Spitzprofils an Verbindungsvorrichtungsabschnitten
in dem Vorformling vor dem Verdrehen realisiert mehrere Nutzeffekte,
und zwar in dreierlei Hinsicht. Als erstes lassen sich nun geometrische
Profile von eigenständiger
Form und eigenständigem
Nutzen herstellen. Zweitens kann die Form der Stanzwerkzeuge gerade
profiliert sein, einfach eingestellt und nachgeschärft werden.
Und schließlich
wird die Grenznutzungsdauer des Werkzeugs verlängert, wenn weniger bearbeitetes
Material bearbeitet wird.
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Es
ist ebenfalls zu beachten, dass eventuelle geringfügige Unregelmäßigkeiten
in dem Profil, die vor der Schraubenumformung vorhanden sind, beseitigt
werden, da die Abschnitte anschließend durch den präzisen schraubenförmigen Biegepfad
gedrängt
werden.
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Die
Spiralumformungsanordnung verwandelt das Vorformlingsprofil in ein
schraubenförmiges
Profil mit einem absolut echten schraubenförmigen Pfad, der – auf die
axiale Länge
gemessen – an
jedem beliebigen Punkt auf plus/minus ein halbes Prozent genau ist.
Wenn solche Profile in herkömmlicher
Weise verdreht sind (zu einer nicht-vollkommenen Helix), so ist
der Pfad der gegenseitigen Eingriffnahme während des Hineintreibens unweigerlich
ungenau und wird während
des Gebrauchs aufgeweitet, und die Passverbindung wird gelockert.
Ein solcher Lockerungseffekt kann auch während des Ausbildens des Einführungsspitzenprofils
durch Grate aus Schleifvorgängen
an den bestrichenen Flügelkanten
oder durch eine nach dem Stanzen entstandene Umformung an dem spitz
zulaufenden vorderen Ende – oder
möglicherweise
durch beides – bewehrt
werden.
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Zwei
weitere Merkmale einer solchen Vorstanzanordnung sind, dass präzise Flachnasen
hineingeschmiedet werden können
und dass den hinteren Enden Profile verliehen werden können, die
als ein Klemmkopf dienen können.
Die abgeflachte oder stumpfe Nase des Spitzenprofils dient dazu,
ein Aufspalten oder Verdichtungsaufbrüche von Materialien, in die
sie hineingetrieben werden, zu vermeiden. Es ist gängige Praxis,
das Ende eines Nagels stumpf zu schlagen, bevor er in ein dünnes Holzelement
hineingetrieben wird, um ein Aufspalten zu vermeiden.
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Alternativ
neigen beim Hineintreiben eines dornartigen Spitzenprofils in Holz
die Holzfasern dazu, in Längsrichtung
auf beiden Seiten des Schaftes auseinanderzudriften. Das führt allgemein
dazu, dass Eindring-Spreizkräfte
entlang der Länge
eines Spalts auftreten.
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Ein
korrektes Abflachen des dornartigen Profils verursacht eine örtlich begrenzte
Druckdurchtrennung der Fasern, wodurch ihre Neigung verringert wird,
Spaltungsresultanten zu erzeugen.
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Bei
nicht-faserigen Materialien wie zum Beispiel Gasbeton, der aus mikroskopischen
Luftblasen besteht, erzeugt ein dornartiges Spitzenprofil eine vergrößerte Verdichtungswelle
von nachgebendem Material vor sich. Andererseits muss das Spitzenprofil
eines hineingetriebenen Halters, Befestigungsmittels oder Verbinders
einen Teil eines Einführungs-Verjüngungswinkels
aufweisen, da es anderenfalls wandern würde, wenn es als ein flacher Schnitt
belassen werden würde.
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Nägel, Schrauben
und andere Befestigungsmittel, die gestanzte Spitzen aufweisen,
haben ein dornartiges Profil, damit sie sich bei der Produktion leicht
voneinander trennen lassen. Das Verfahren des Vorstanzens eines
Profils mit einer absichtlich hergestellten Einengung für eine kontinuierliche
Zuführung
bedeutet, dass eine funktionale Flachnase bereitgestellt wird, wenn
während
des anschließenden
Torsionsvorgangs der Schraubenumformung Trennkräfte an der Einengung hervorgerufen
werden.
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Beim
herkömmlichen
Verdrehen ist die Genauigkeit und Steigungsdichte viel geringer
als bei den umschlossenen Spiralumformungsanordnungen. Jene Profile,
die sich auf die herkömmliche
Weise annehmbar mit einem gewissen Grad an Gleichmäßigkeit
verdrehen würden,
würden
eine volle gemeinsame Kernquerschnittsfläche von der Hälfte der umschriebenen
Gesamtfläche
aufweisen. Dieses Gleichgewicht ist nötig, da Metalle in der Regel
Belastungs- und Dehnungsverhaltensmerkmale aufweisen, die unter
Zug wie unter Druck gleich sind. Wenn das zusammengedrückte Kernmaterial
auf innerhalb 40 % der umschriebenen Gesamtfläche fällt, so hat das Profil die
ausgeprägte
Neigung, sich axial zu verziehen, da das gemeinsame Kernmaterial
nicht ausreicht, die Belastungskräfte zu führen, die durch den länglichen
schraubenförmigen
Pfad des radial hervorstehenden Materials hervorgerufen werden.
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Mit
den bevorzugten Anordnungen kann eine Steigungsdichte einer vollen
Verdrehung axial innerhalb einer Distanz von fünfeinhalb umschriebenen Durchmessern
oder weniger erreicht werden. Bei jedem Verdrehungsvorgang ist ein
Gleichgewicht der Belastungen und Dehnungen vorhanden, das innerhalb
bestimmter Grenzen gehalten werden muss, um ein axiales Versagen
des Kerns zu vermeiden. Die äußeren Enden in
Form von entweder Flügeln
oder Flanschen werden in einen Zugmodus versetzt, da sie veranlasst
werden, einem länglichen
schraubenförmigen
Pfad zu folgen. Diesen Zugkräften
wird durch den inneren Abschnitt des Profils widerstanden, der in
der Lage ist, solche Druckresultanten aufzunehmen, wenn er innerhalb
einer geschlossenen Umformungsanordnung gehalten und vor axialem Verziehen
geschützt
wird.
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Es
versteht sich, dass der bestrichene Spitzenwinkel, der von dem Kern
aus nach außen
konisch verläuft,
einem zusammengesetzten Schraubenwinkel folgen würde und keinen geraden Schnitt darstellen
würde.
Es versteht sich des Weiteren, dass das Herstellen einer einzelnen
Umformungsanordnung mit einer inneren schraubenförmigen Konfiguration Schwierigkeiten
bei der Ausbildung von Flächen
mit komplexen schraubenförmigen
zusammengesetzten Krümmungen
bereitet. Jedoch können
diese Schwierigkeiten mittels hoher Investitionen in Räumwerkzeuge überwunden
werden, wobei der erzielte Nutzen die Kosten dafür rechtfertigt. Ein weiterer
Nutzeffekt solcher Spiralumformungsanordnungen ist, dass vor der
Umformung sägezahnförmige Vertiefungen
und Produktkennzeichnungen auf das Profil gewalzt werden können, ohne
den reibungslosen Umformvorgang zu stören.
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Die
Profile, deren schraubenförmige
Umformung selbst am weniger steilen Ende des Spektrums mit einem
höheren
Aufwand verbunden ist, sind röhrenförmige Profile,
wo eine weitere Belastungskomponente hinzukommt, die ein Zusammenfalten
des Rohres bewirkt. Die Belastungen konzentrieren sich an der Basis
des Flügels
und haben ein nach innen gerichtetes Einquetschen zur Folge. Wenn
solche Profile einen Hohlraum mit einem Durchmesser aufweisen, der
größer ist
als ein Viertel des vollen umschriebenen Durchmessers, so würden diese
Profile bei sehr flachen Steigungen in Torsionsrichtung versagen.
Wenn eine umschlossene Spiralumformungsanordnung verwendet wird,
so wird verhindert, dass der röhrenförmige Abschnitt
zusammenklappt, und es können
Steigungen von sechs oder weniger umschriebenen Durchmessern, axial
gemessen, je Drehung erreicht werden.
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EP 150906 ist es gelungen,
die gewünschte Steigungsdichte
zu erreichen, wenn ein Rohr zu schraubenförmigen Konfigurationen umgeformt
wurde. Die Steigungsdichte ist auch ein begrenzender Faktor in der
Schrift
GB 2107017 .
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Jedoch
hat ein umgeformtes Rohr eine geringe axiale Festigkeit und begrenzte
Anwendung. Die vorgeschlagene Anordnung hebt diese Einschränkungen
auf.
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Es
versteht sich, dass ein einzelner innerer schraubenförmiger Pfad
verwendet werden kann, um nicht mit Flügeln versehene Profile in einer
offenen Schraubenform umzuformen. In einer solchen axial offenen
Form kann die Umformungsanordnung dafür verwendet werden, die Menge
des gemeinsamen axialen Kernmaterials zu regulieren und dadurch
die Elastizitätseigenschaften
zu steuern. Die Verwendung dieses Profils als Bewehrung, insbesondere
in seismischen Regionen, wo ein elastisches Nachgeben unter Last
erforderlich ist, macht es aus Sicht der axialen Elastizität entscheidend,
dass der schraubenförmige
Pfad exakt konstant ist.
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Die
offene Schraubenform ermöglicht
nicht nur eine ausgezeichnete Eingriffnahmeverbindung mit zementartigen
Vergussmassen und Mörteln
von geringerer Festigkeit, sondern ermöglicht auch hohe und präzise Grade
einer passenden Eingriffnahme mit anderen Abschnitten zum Formen
verbundener Überlappungen.
Gleichermaßen
halten, wenn sich die Drähte
quer überschneiden
müssen,
Module und Inkremente mit einer exakten Steigung die Positionen.
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Es
werden nun beispielhaft Ausführungsformen
der Erfindung eingehender erläutert
und anhand verschiedener Anwendungen unter Bezug auf die folgenden
Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes zu
sehen:
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1A bis 1I zeigen
typische Profile mit radialen Flügeln,
die dafür
geeignet sind, mittels Umformungsanordnungen in eine schraubenförmige Konfiguration
gebracht zu werden, und demonstrieren Torsionsversagen von Profilen,
die in der herkömmlichen
Weise verdreht wurden.
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2 und 2A bis 2E sind
Seitenaufrisse zum Veranschaulichen und Erläutern der Bedeutung des Bereitstellens
von Produkten mit schraubenförmig
konfigurierten Flügeln
zur Verwendung bei Bauarbeiten mit Spiralsteigungen, die durchgängig konstant
sind, was mit Hilfe von Umformungsanordnungen erreicht werden kann.
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3A und 3B sind
seitliche Schnitte, die veranschaulichen, welche nachteiligen Auswirkungen
es hat, wenn ein schraubenförmiger
Halter mit einer unregelmäßigen Steigung
in eine Gasbetonmauer hineingetrieben wird, im Vergleich zu einem
schraubenförmigen
Halter mit einer regelmäßigen Steigung.
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4A bis 4D zeigen
die komplexe schraubenförmige
zusammengesetzte Krümmung einer
perfekt funktionierenden Spitze mit einem bestrichenen Winkel und
die Entstehung hinterer Laschenenden, wobei 4A ein
Querschnitt ist, 4B und 4C Seitenaufrisse
sind und 4D eine isometrische Ansicht
ist.
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5A bis 5D sind
Seitenaufrisse, die zeigen, wie schraubenförmige Halterungen mit regelmäßigen Steigungen
problemlos mit vorderen und hinteren Enden mit verschiedenen unterschiedlichen Profilen
für verschiedene
Zwecke mittels einer Spiralumformungsanordnung mit einer Steigung,
die von null Grad an der Einlassmündung bis zu der gewünschten
Steigung am Ausgang zunehmend schneller wird, hergestellt werden
können,
wobei ein konkret gezeigtes Beispiel ein hinteres Ende ist, dessen
radiale Flügel
so verlängert
sind, dass überfalzende
Endlaschen gebildet werden.
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6A bis 6C zeigen
die ballistischen Eigenschaften und Verdichtungsdruckwellenauswirkungen
verschiedener Spitzenprofile, wobei die 6A und 6B Seitenaufrisse
sind, 6B maßstabsvergrößert ist und 6C ein
seitlicher Schnitt ist.
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7A und 7B zeigen
ein Walzenanordnung zum Walzen von Vertiefungen auf ein Profil vor
der Schraubenumformung, wobei 7A ein Seitenaufriss
ist und 7B ein Querschnitt ist.
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8A und 8B sind
Querschnittsansichten, welche die Einrichtungen des Schraubenumformungswerkzeugs
und Anordnungen von mit Torsionsradien versehenen Auflageflächen zeigen,
wobei 8B maßstabsvergrößert ist.
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9 ist
ein Seitenaufriss, der einen Spitzenbildungs- und Trennungsprozess
für röhrenförmige Profile
zeigt.
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10A bis 10C zeigen
den Nutzen des Verwendens eines runden Drahtes, der zu einer offenen
Helix umgeformt wurde, zur Bewehrung von Mauerwerk sowohl in Neubauten
als auch in nachträglichen
Einbauten, wobei 10A ein seitlicher Schnitt ist, 10B eine isometrische Ansicht ist und 10C ein Querschnitt ist.
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11A und 11B zeigen
ein Dreiecksprofil, das zu einer offenen Helix umgeformt wurde, wobei 11A eine Querschnittsansicht ist und 11B eine isometrische Ansicht ist.
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12A und 12B zeigen
eine runde Drahtform, die zu einer offenen Helix umgeformt wurde,
wobei 12A eine Querschnittsansicht
ist und 12B eine isometrische Ansicht
ist.
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13A und 13B zeigen
ein herkömmliches
Bewehrungsstabprofil in Querschnittsansicht und in isometrischer
Ansicht.
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14 ist
ein isometrischer Schnitt, der die Verwendung eines schraubenförmigen Halters
mit hinteren Endlaschen zum Sichern von Schichten aus Verbundwandmaterialien
in einer Weise zeigt, die einen einfachen lastverteilenden Pressclip
oder scheibenartigen Haltekopf ermöglicht.
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15 ist
ein Querschnitt, der einen Sammelgurt aus zusammengestellten schraubenförmigen Halterungen
zeigt, die in einem zylindrischen Behälter gebündelt sind, der einen Auslassschacht
aufweist, so dass die Halterungen problemlos mittels einer Nagelpistole
in Baumaterialien hineingetrieben werden können.
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16A und 16B sind
alternative seitliche Schnitte, die zeigen, wie mit Radialflügeln versehene
Bewehrungsdrähte
oder -stäbe
mit konstanten Spiralsteigungen verwendet werden können, um
Bewehrungskörbe
herzustellen, deren Stäbe
oder Drähte
in einem rechten Winkel zueinander verlaufen.
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17A ist eine grafische Darstellung, die den schneller
werdenden Pfad einer typischen Spiralumformungsanordnung und die
inneren Inkremente der Winkelkrümmung
zeigt.
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17B zeigt in schaubildhafter Ansicht, wie die
beiden anderen Sätze
von Winkeln, die zu dem in Längsrichtung
verlaufenden schraubenförmigen
Pfad in Beziehung stehen, in die dreidimensionale Verbundwinkelanordnung
integriert werden müssen.
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Die
oben angeführten
Figuren werden nun im Folgenden eingehend erläutert.
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1A ist
ein typischer axialer Querschnitt eines Vorformlings, der einen
Draht umfasst, der durch mit Nuten versehene Walzen gewalzt wurde, um
zwei radiale Flügel
(2) auszubilden, die von einem mittigen Kern (1)
nach außen
bis zu dem gedachten effektiven schraubenförmigen umschriebenen Durchmesser
(35) abstehen, wobei der mittige Kern (1) vollständig innerhalb
des gedachten umschriebenen Halbdurchmesserzylinders (36)
eingeschlossen ist. Einem solchen Draht kann zweckmäßigerweise
und vorteilhafterweise eine konstante schraubenförmige Konfiguration verliehen
werden, indem ein Abschnitt durch eine Spiralumformungsanordnung
geschoben wird, wobei sowohl aktive als auch reaktive Torsionskräfte auf
die abstehenden Flügel
(2) einwirken. Es versteht sich, dass, wenn der verarbeitete
Draht die Form einer sehr langen kontinuierlichen Wicklung aufweist,
kaum Arbeitszeit zum Neubeschicken der Maschine verloren geht. Der
Vorformling enthält
außerdem
ein Paar stumpfartiger Rippen (3), die durch den Walzprozess
hervorgebracht werden.
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1B ist
ein typisches Profil eines Vorformlings, der einen Draht mit einem
mittigen Kern (1) und drei radiale Flügel (2) umfasst. Er
könnte
jedoch ebenso problemlos aus einer Extrusion einer Aluminiumlegierung
oder eines sonstigen Metalls bestehen, das zur Extrusion geeignet
ist.
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1C ist
ein typisches Profil einer Aluminiumlegierungsextrusion, wobei der
mittige Kern die Form eines zylindrischen Rohres mit einem Hohlraum
(43) aufweist, wobei Nasen (3) in seinen mittigen
Hohlraum (43) hineinragen.
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1D ist
ein Profil mit drei radialen Flügeln (2), ähnlich 1B,
nur dass der Kern (1) durch das gemeinsame Wurzelmaterial
der Flügel
gebildet wird, so dass diese konvexer als normale Flügel sind.
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1E zeigt
ein Profil, das sehr 1A ähnelt, mit mit Radien versehenen
Innenflächen,
die zwischen zwei oder vier Walzen in der gleichen Weise gewalzt
wurden.
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1F zeigt
ein Schraubenprofil ähnlich dem
von 1B, das in einer Spiralumformungsanordnung (22)
enthalten ist, wobei die Konzentration von Belastungen gezeigt ist,
die durch Kurvenlinien an der Wurzel des Flügels (2) dargestellt
sind.
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1G zeigt
das gleiche Profil wie in 1C, wo
das Schraubenprofil röhrenförmig ist,
mit dem gleichen Muster konzentrierter Belastungen um die Wurzel
des Flügels
(2) herum, die durch Kurvenlinien dargestellt sind, die,
wenn sie nicht eingeschlossen wären,
ein zylindrisches Zusammenquetschen verursachen würden.
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1H zeigt
die Art und Weise, in der ein Schraubenprofil, wie zum Beispiel
das in 1F, in Torsionsrichtung versagen
würde,
wenn es frei zwischen zwei Mitten verdreht werden würde, während es
nicht umschlossen ist.
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1I zeigt
den gleichen Effekt des Versagens in Torsionsrichtung, zu dem es
in der gleichen Weise im Fall eines Röhrenprofils käme.
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2 und 2A bis 2D bilden
den Ausgangspunkt für
weitere Erläuterungen
der Bedeutung und der Vorteile, mit Flügeln versehene schraubenförmige Verbinder
herstellen zu können, die
konstante Schraubensteigungen aufweisen.
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2A zeigt
ein Schraubenprofil (4) einer Verbindungsvorrichtung und
daneben einen Aufriss eines Abschnitts mit gleichen Abständen zwischen benachbarten
radialen Flügeln.
Solche konstanten Steigungen lassen sich nur verlässlich herstellen,
indem man vorgeformtes Material mittels einer Spiralumformungsanordnung
(22) verarbeitet. Über
der Aufrisszeichnung dieses Abschnitts eines zu einer Schraubenform
umgewandelten Drahtes ist in 2 ein Satz
Flügelspitzen-Ortslinien
(5) gezeigt, die eingeprägt werden würden, wenn man einen Abschnitt eines
schraubenförmigen
Drahtes mit einem konstanten Steigungsabstand um 360 Grad über eine einprägbare Oberfläche rollen
würde.
Es ist zu sehen, dass diese Ortslinien (5) alle gerade,
parallel und gleich voneinander beabstandet sind.
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2B zeigt
ein ähnliches
Schraubenprofil (4) mit zwei einander gegenüberliegenden
Flügeln, wobei
die Schraubensteigung, die durch den Abstand zwischen benachbarten
Flügeln
(6) kenntlich gemacht ist, entlang der Länge von
links nach rechts geringfügig
abnimmt. Wie zuvor erläutert,
können Abschnitte
von mit schraubenförmig
konfigurierten Flügeln
versehenem Draht mit nicht-konstanten Spiralsteigungen entstehen,
wenn lange Drahtabschnitte auf herkömmliche Weise durch Anlegen
eines Drehmoments an ihren äußersten
Enden verdreht werden. Über
dieser Zeichnung in 2E ist ein Satz Flügelspitzen-Ortslinien
(56) gezeigt, die eingeprägt werden würden, wenn ein Abschnitt eines
schraubenförmigen
Drahtes mit einer allmählich
kleiner werdenden Spiralsteigung um 360 Grad über eine einprägbare Oberfläche gerollt
werden würde.
Es ist zu sehen, dass diese Ortslinien (5B) weder parallel
noch gleich beabstandet sind, sondern allmählich von links nach rechts
dichter und steiler werden. Diese speziellen Ortslinien sind mit
Punktlinien gezeigt. In diesem Teil der Zeichnung ist auch eine
Kopie der Flügelspitzen-Ortslinien
(5) enthalten, die für
den Drahtabschnitt mit einer regelmäßigen Schraubensteigung gelten,
wie in 2A gezeigt. Die Räume zwischen den
zwei Sätzen
Flügelspitzen-Ortslinien
(5, 5B) wurden schraffiert, um die zunehmenden
Nichtübereinstimmungen
zwischen den zwei Linien-Sätzen zu zeigen,
was den Verlust der schraubenförmigen
Eingriffnahme darstellt, was in Hohlräumen (15) kulminiert,
die später
noch gezeigt werden.
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2C zeigt
zwei Drahtabschnitte des in 2A gezeigten
Typs mit regelmäßigen Schraubensteigungen,
die dicht nebeneinander verlaufen. Wenn der untere Abschnitt an
seinem linken Ende (8) nach rechts verschoben werden würde und
wenn der obere Abschnitt an seinem rechten Ende (9) arretiert werden
würde,
so würde
das Ineinandergreifen der zwei Sätze
radialer Flügel
bewirken, dass der untere Abschnitt sich dreht, während er
vorwärts
geschoben wird. Solche Anordnungen zum Integrieren einer unmittelbaren
Drehung sind sehr vorteilhaft bei schraubenförmigen Halterungen, die nebeneinander
zusammengestellt sind, um durch Nagelpistolen hineingetrieben zu
werden, die einen axialen Einschlag ausüben.
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2D zeigt
einen schraubenförmigen
Halter mit einer Spiralsteigung, die unregelmäßig ist, neben einem schraubenförmigen Halter,
der eine regelmäßige Steigung
aufweist. Es ist klar, dass diese nicht ineinandergreifen können.
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3A zeigt
einen Längsschnitt
(10), der durch die Mittelebene eines kurzen Abschnitts
eines mit schraubenförmig
konfigurierten Flügeln
versehenen Drahtes (10) gezogen ist, der eine nicht-konstante
Schraubensteigung (6) aufweist, die von links nach rechts
kleiner wird, wie in 2B gezeigt. Er ist in einen
Block aus Gasbeton (12) eingebettet dargestellt, nachdem
er mit einem Handhammer (13) durch ein dünnes Stück Weichholz
(14), wie zum Beispiel eine Sockelleiste, getrieben wurde.
Der vordere Teil des Halters, der zuerst durch die Sockelleiste
hindurch in den Block eindrang, hat schraubenförmige Kanäle in die Weichholzleiste und
das benachbarte Blockmaterial geschnitten, die der Schraubensteigung
am vorderen Ende des Halters entsprechen. Dies bewirkt, dass sich
der Halter entsprechend diesem Abschnitt der Steigung dreht. Wenn
das vordere Ende weiter eindringt, so folgen ihm Teile Halters mit
anderen Steigungen, und die schraubenförmigen Kanäle werden aufgeweitet, was
im Allgemeinen dazu führt, dass
die Schraubengänge
hinter dem sich voranschiebenden vorderen Ende allmählich "abgerissen" werden. Das Greifvermögen des
Halters in dem Block geht größtenteils
verloren. Die Hohlräume
(15) entstehen durch die Nichtübereinstimmung der Helix. Angesichts
dieser Erklärung
versteht es sich, dass bei Einwirkung einer Zugkraft die effektiven
resultierenden Reaktionen auf Flächen
beschränkt
sind, die sich nur am äußersten
linken Ende der Verbindungsvorrichtung befinden. Wenn die Belastungskonzentration
ein Materialversagen verursacht und sich der Halter bewegt, so ist
es unwahrscheinlich, dass einer der schraubenförmigen Flügel, die näher an der Oberfläche liegen,
in der Lage ist, weiteren Widerstand in einer lastverteilenden Weise
entgegenzusetzen, da sich die Fähigkeit,
ein Durchbiegen zu beschränken,
mit der Genauigkeit von Steigungsverbindungen ändert.
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3B zeigt
eine ähnliche
Situation wie in 3A, nur dass in diesem Fall
die Schraubensteigung durchgehend konstant ist. Es ist zu sehen,
dass die geschnittenen "Gewindegänge" sauber und über die
gesamte Strecke voll effektiv sind, wie in 2A gezeigt,
wodurch der Reibungsverdichtungseingriff weiter verstärkt wird.
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4A zeigt
einen Endaufriss eines exakt echten schraubenförmigen bestrichenen Schnitt- (18)
Profils. Außerdem
ist der Effekt von Schleifgraten (16) gezeigt, die außerhalb
des echten schraubenförmigen
Schnitts (18) liegen, wodurch ein Lockern des schraubenförmigen Passpfades
verursacht wird.
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4B zeigt
eine Draufsicht, in der der bestrichene Einschlusswinkel (18)
dargestellt ist, der von 20° bis
40° (eingeschlossen)
reicht.
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4C zeigt
einen Seitenaufriss des gestanzten Spitzenprofils (24).
Es ist zu erkennen, dass entlang der bestrichenen Vorderkante des
Flügels eine
Krümmung
folgt, die sich von dem Kern (21) nach hinten fortbewegt,
wie in 4A gezeigt.
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4D zeigt
im linken Teil Spitzen, die vor der Schraubenumformung an einen
Vorformling gestanzt wurden, der rechts zu sehen ist. Der Vorgang kann
entweder ein flaches Ende zu der vorangehenden Komponente, wie durch
die Strichlinie an den Flügeln
(28) gezeigt, oder ein Ende mit Hinterendlaschen (25)
hervorbringen. Die Einschnürungskonfiguration
(21) ist deutlicher zu sehen, die eine gute Bestreichungswinkelspitzenzusammensetzung
an dem mittigeren kernartigen Material ermöglicht.
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5A zeigt
einen Querschnitt und einen Aufriss eines kurzen Abschnitts aus
vorgeformtem Draht mit zwei Flügeln,
die von einem mittigen Kern abstehen. An einem Punkt entlang des
Aufrisses ist zu sehen, dass Teile des Profils abgestanzt wurden (20)
und dass an einem Teil des Kerns an diesem Punkt eine Vertiefung
eingearbeitet wurde (21). Auf beiden Seiten der Position,
wo das Stanzen stattfindet, müssen
Führungsblöcke (23)
angeordnet werden, um den Draht an seiner Position zu fixieren,
um ihn präzise
stanzen zu können
und um zu verhindern, dass er sich infolge der Schubkräfte, die
normalerweise durch Formungswalzen einwirken, durchbiegt. Der vorgeformte
und gestanzte Draht muss durch Spiralumformungsanordnungen (22)
geschoben werden, die einen inneren Hohlraum mit einer schneller werdenden
Schraubenkonfiguration aufweisen.
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5B zeigt
eine schaubildhafte Seitenansicht eines Abschnitts aus vorgeformtem
Draht, der wie mit Bezug auf 5A gezeigt
gestanzt wurde und der durch eine Spiralumformungsanordnung (22) geschoben
wird, die ein Umformungswerkzeug umfasst, wobei ein innerer schraubenförmiger Pfad
aus zusammengesetzten Winkeln mit einer schneller werdenden Steigung
durch Strichlinien angedeutet ist. Am rechten Ende der Zeichnung
ist ein ausgestanzter und vertiefter (20, 21)
Teil gezeigt, der in den geraden Mündungsteil der Spiralumformungsanordnung
vor dem Beginn der Helix eintritt. Von da an beginnt die Steigung,
die bis zu einem Maximum am Austrittsende stetig zunimmt. Über diese
Anordnung hinausgehend ist eine schraubenförmige umgeformte Version des
gestanzten und vertieften Teils gezeigt. Es ist deutlich zu sehen,
dass dieser nun einen pfeilförmigen
Kopf (24), einen zum Abknicken vorgesehenen vertieften
Einschnürungspunkt
(21) und Hinterendlaschen (25) aus Flügelmaterial
bildet.
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5C zeigt
einen kurzen Abschnitt eines schraubenförmigen Halters, der bereit
ist, für
den Endgebrauch abgetrennt zu werden. Der besondere Nutzwert von
Hinterendflügellaschen
(25) wird später anhand
von 14 erläutert.
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5D zeigt
eine anders geformte Abknickeinschnürung (26), wobei beide
Enden eines Verbinders das gleiche Chevron-Profil aufweisen. Es
können
noch verschiedene andere Endformen, die für unterschiedliche Zwecke geeignet
sind, mit diesem Verfahren hergestellt werden, sofern die die Helix
mit Hilfe einer Spiralumformungsanordnung gebildet wurde.
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6A zeigt
einen hohlextrudierten dübelartigen
Verbinder, wobei der Kern zylindrisch ist (36). Der Vorformling
wird vor der Schraubenumformung mit einer Bestreichungswinkelspitze
(18) vorgestanzt, die eine Einschnürungs- (21) Fase an
dem zylindrischen Kern (36) ausformt.
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6B zeigt
die Auswirkung des Spitzenprofils an dem Substratmaterial im Hinblick
auf Verdichtungsdruckwellen (52), die entstehen und die durch
aufeinanderfolgende schwarze Kurvenlinien gezeigt sind. Der obere
Teil der Zeichnung zeigt, wie das dornartige Spitzenprofil eine
Verdichtungsdruckwelle (52) erzeugt, die dem Wellenmuster
am Bug eines Schiffes ähnelt,
wodurch ein überbreiterter
Störungspfad
entsteht. Im Hinblick auf die Befestigungsprinzipien bedeutet das,
dass das Substratmaterial, das gegen den Kern des Befestigungsmittels
stößt, und
die mittige schraubenförmige
Eingriffnahme unter der Verdichtung versagen und geschwächt werden.
Der untere Teil der Zeichnung zeigt ein Profil mit einer stumpfen
Endnase (29), das weit geringere Verdichtungs- (52)
Kräfte
erzeugt, die an sich im Allgemeinen innerhalb eines engeren Kernpfades
weiter nach vorn fokussiert sind. Die Flügel des bestrichenen Winkels
(18) erzeugen einen glatten Eintrittskanal und einen positiven
Griff.
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6C zeigt
einen Verbinder, der durch ein Holzelement auf der rechten Seite
hindurch in einen Gasbetonblock (12) auf der linken Seite
hinein- und vorangetrieben wurde. Es ist zu erkennen, dass die dornartige
Profilspitze bewirkt hat, dass die Holzfasern auseinandergezogen
wurden und dass der Gasbeton verdichtet und um den Kern herum erheblich zerbrochen
wurde, was durch eine dunkle Schattierung dargestellt ist.
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7 zeigt eine Anordnung, bei der mit Hilfe genuteter
Walzen (60) Sägezahnungen
in die Flächen
der Rippen (3) eingearbeitet werden können. Gewalzte Sägezahnungen
könnten
in jede Fläche des
Profils eingearbeitet werden, wodurch eine zusätzliche Rückzieheingriffnahme erzeugt
wird, welche die schraubenförmige
Eingriffnahme ergänzt.
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8 zeigt die Nutzeffekte im Hinblick auf Torsionsoberflächen (38)
und sauberes Passen von Profilgeometrien mit genauen Radiusformen
für die Flügel (2)
und Rippen (3).
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9 zeigt
eine Anordnung, mit der die röhrenförmigen Schraubenprofile,
wie in 1G gezeigt, zu konisch spitz
zulaufenden Profilen verarbeitet werden können, um sie als Steckelemente
und Dübel
zu verwenden, die in leichten Baumaterialien eingesetzt werden.
Das schraubenförmig
umgeformte Profil mit einer exakt übereinstimmenden Spiralsteigung
wird durch einen präzise
passenden Führungsblock
(23) geschoben, der das Profil sicher festhält, während umlaufende
Fräswerkzeuge
(55) mit schräger
Schneidkante eine konische Einschnürung an dem röhrenförmigen Profil
ausbilden.
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10A zeigt, wie eine Drahtform, die mit einer offenen
Helix (35) umgeformt wurde, bei Materialien mit geringerer
Festigkeit, wie zum Beispiel Mörtel (49)
und Vergussmassen (50), in der begrenzten Anwendung ausgebreiteter
und verstrichener Mörtelbetten
(46) benutzt werden können.
Der Mörtel
(49) oder die Vergussmasse (50) können problemlos
um die offene Schraubenform herum fließen (45), wodurch eine
zuverlässige
schraubenwellenförmige
Eingriffnahme (44) gebildet wird, wo die Endverwendung
alternativer mit Flügeln
versehener axialer Profile anderenfalls Lufteinschlüsse hervorrufen
kann.
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Die
Schraubenwelle (43) schafft ein optimales Gleichgewicht
der Eingriffnahme (44) zwischen der Vergussmasse (50)
oder dem Mörtel
(49), wobei die Festigkeit ein geometrisches mechanisches Gleichgewicht
erzeugt. Die Schraubenform hat ein natürliches geometrisches elastisches
Profil, wodurch sich der Schichtverbund aus Vergussmasse/Mörtel und
Bewehrung unter hohen Zug- (47) und Druck- (48)
Lasten durchbiegen kann. Solche Belastungen treten bei seismischer
Beanspruchung auf, und der Verbund ist in der Lage, nach erheblichen Bewegungen
vollständig
in seine Ursprungsform zurückzukehren.
Eine solche einzigartig hergestellte Bewehrung bietet die Gleichmäßigkeit
der Steigung, die ein vollständiges
Durchbiegen und Zurückkehren in
die Ursprungsform ermöglicht.
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10B zeigt eine isometrische Ansicht der offenen
Schraubenform (35), die das Ausmaß der Schraubenwelleneingriffnahme
(44) demonstriert, die als ein umschriebener Zylinder dargestellt
ist. Ebenso ist das dramatische Ausmaß dargestellt, in dem die Bewehrungsstäbe sich
verschachteln und in Eingriff nehmen, wodurch effiziente Überlappungsverbindungen
möglich
sind.
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10C zeigt eine Querschnittsansicht, die das Ausmaß der Schraubenwelleneingriffnahme
(44) offenbart.
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11A zeigt ein dreieckiges Schraubenprofil mit
offener Helix. Dass heißt,
es ist um seine Mitte herum nicht-axial, obgleich gemeinsames axiales
Kernmaterial (1) vorhanden ist. Diese Helixform, das entfernt
einem länglichen
Korkenzieher ähnelt, kann
nur mit einer solchen Spiralumformungsanordnung hergestellt werden,
da sie keine axiale torsionale Symmetrieachse aufweist. Sowohl dieses
als auch das Profil in 12 weisen einen
hohen Grad an Eingriffnahmevermögen
in den Materialien, die sie verbinden, auf, was der ausgeprägten Kreiselbewegungsform
zu verdanken ist, die zum Bewehren schwächerer Substrate ideal ist.
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11B zeigt ein Mittel zum Querverbinden von Bewehrungsprofilen
mittels einer kraftvollen schraubenförmigen Eingriffnahme, die durch
eine einfache Clipanordnung (51) gehalten wird, die mit
einer Strichlinie gezeigt ist.
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12A und 12B zeigen
die gleiche Anordnung wie 11A,
wo das Profil eine kreisrunde Form aufweist.
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13 zeigt zum Vergleich einen herkömmlichen
Bewehrungsstab, der eine beträchtliche
Querschnittsmasse im Verhältnis
zu seinem effektiven umschriebenen Durchmesser (35) aufweist,
was nur eine schwache Eingriffnahmeverbindung insbesondere in Bezug
auf schwächere
Substrate bewirkt.
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14 zeigt
einen Verbinder mit Endlaschen zur Verwendung beim Befestigen einer
Verbundschicht (17) an einer Gasbetonblockwand (12).
Bei dieser Anwendung des schraubenförmigen Verbinders wird ein
metallischer lastverteilender Aufschnappclip oder scheibenförmiger Haltekopf
verwendet. Diese Scheibe könnte
ebenfalls aus spritzgegossenen Kunststoffmaterialien hergestellt
sein. Die mit Laschen versehenen Enden (25) nehmen die Oberfläche des
scheibenartigen Kopfes in Eingriff, wenn er vollständig durch
einen einfachen Schlüssellochschlitz
(27), welcher der Profilform des Halters entspricht, hineingetrieben
wurde. Wenn auf die Laschen (25) an dem Ende ein Eintreibwerkzeug
auftrifft, so werden sie nach unten gebogen, bis sie in derselben
Ebene wie die Oberfläche
des scheibenartigen Haltekopfes liegen, so dass sie ihn praktisch
in seiner Position festklammern. Es versteht sich, dass, wenn das
vordere Ende eines Halters (24) mit einer konstanten Spiralsteigung
beginnt, durch einen eng sitzenden Schlüssellochschlitz (27)
hindurchgetrieben zu werden, der Halter sofort mit der richtigen Rate
gedreht wird, die auf die Sitze oder "Gewindegänge" abgestimmt ist, die in die weichen
Materialien hineinzuschneiden sind, wenn die Schraubenform tiefer
eindringt.
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15 zeigt
einen zusammengestellten Gurt mit Halterungen, die in einem zylindrischen
Behälter
(34) mit einem Auslassschacht liegen. Ein Halter (30)
befindet sich in einer Position, in der er in eine Holzelementverbindung
oder in Schichten aus Verbundbaumaterialien, die mittels einer Nagelmaschine aneinander
zu befestigen sind, hineingetrieben werden soll. In der Mitte des
zylindrischen Behälters
(34) befindet sich eine Spule (33), um die herum
das Band mit den zusammengestellten Halterungen gewickelt wurde,
und diese kann gedreht werden (wie durch die Pfeile angedeutet),
um das Ausgeben der Halterungen zu unterstützen.
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16A zeigt einen Endschnitt durch ein bewehrtes
Betonelement, wie zum Beispiel einen I-Träger oder einen Zwischenpfosten.
Es gibt zwei Paare von in Längsrichtung verlaufenden
schraubenförmigen
Bewehrungsdrähten
(40): ein Paar oben und ein Paar unten. Das obere und das
untere Paar von in Längsrichtung
verlaufenden Bewehrungsdrähten sind
mittels Querdrähten
(41) von gleicher Konfiguration miteinander verbunden.
Es ist zu erkennen, dass die Querdrähte (41) praktisch
zwischen den Paaren von in Längsrichtung
verlaufenden Drähten
(40) angeordnet sind, so dass ihre schraubenförmigen Flügel fest
in Eingriff gelangen, und problemlos und präzise an ihren Schnittpunkten
miteinander verdrahtet oder verklammert werden können. Sobald der Beton (42)
hart geworden ist, sind solche strukturellen Verbindungen absolut
sicher. Beim Blick auf die Zeichnungen ist zu erkennen, dass eine
Regelmäßigkeit der
Spiralsteigung für
diese Zwecke von ausschlaggebender Bedeutung ist, um präzise Module
mit vorgegebenen Steigungsinkrementen zu setzen.
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16B zeigt eine Draufsicht auf den Bewehrungskorb.
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17A zeigt den schneller werdenden schraubenförmigen Pfad
einer typischen Spiralumformungsanordnung (22) über die
vierzig oder mehr Winkelinkremente, die durch eine vertikale Distanz einer
halben Steigung (53), die schraubenförmige Distanz einer 180°-Drehung,
dargestellt ist. Maßstabsgerecht
würde diese
Anordnung eine volle Steigungsumdrehung von ungefähr 50 mm
bis 60 mm offenbaren. Der untere Teil der Zeichnung zeigt einen Mindestsatz
von neun Schraubenräumwerkzeugen (54),
die benötigt
werden, um die vierzig oder mehr Krümmungsknoten auszuräumen. Diese
Werkzeuge entsprechen in Stufen der Gestalt eines inneren Profils
der Umformungsanordnung. Auf der Einlassseite links würde man
eine kleine Anzahl geradlinigerer Werkzeuge benötigen.
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17B zeigt die anderen zwei Sätze Winkelpfade (56, 57),
die in den dreidimensionalen Gesamtwinkel des inneren Pfades der
Spiralumformungsanordnung (22) integriert werden müssen. Die Zeichnung
oben rechts zeigt den Neigungswinkel (57) an den radialen
Außenpunkten,
die berücksichtigt
werden müssen,
wenn der Vorformling durch die Umformungsanordnung (22)
in der Richtung des mittleren Pfeils, der die Kernmittelachse bezeichnet, hindurchgeschoben
wird. Dieser Neigungswinkel (57) ist ein Ergebnis des zunehmenden
Schraubenwinkels, wenn er auswärts
von dem Kern (1) hervorgebracht wird. Die Auswirkung ist
in dem unteren Schaubild gezeigt, wo die Flügel (2), Flansche
oder Erhöhungen
allmählich
von links nach rechts herausgearbeitet werden, um die Schraubenwinkel
(56) in radialen Inkrementen hervorzubringen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform stellt
die Erfindung eine schraubenförmig
profilierte Verbindungsvorrichtung oder Bewehrung in Form eines
vorgeformten Drahtes, Stabes oder Hohlextrudats bereit, die einen
Querschnitt des gemeinsamen axialen Kernmaterials von zwei Fünfteln oder
weniger der umschriebenen Querschnittsfläche aufweist und mittels eines
progressiv schneller werdenden zusammengesetzten Schraubenwinkels
umgeformt wird, der einen verteilten Verdrehungspfad einer Oberflächenkrümmung bildet,
wobei die Dichte der Spiralsteigung eine volle 360°-Drehung
innerhalb einer Distanz von fünfeinhalb
umschriebenen Profildurchmessern oder weniger beträgt, wobei
die Genauigkeit der Steigung ±0,5
% entlang der axialen Abmessungen an jeder beliebigen Prüfsteigung
beträgt.
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Vorteilhafterweise
wird der vorgeformte Draht, Stab oder das vorgeformte Hohlextrudat
vor der Schraubenumformung, wie oben beschrieben, im Wesentlichen
durchgestanzt, wobei das gestanzte Profil einen bestrichenen Winkel
von 20° bis
40° (eingeschlossen)
und ein flachnasiges Ende, das zwischen 90 % und 40 % des Querschnitts
des gemeinsamen axialen Kerns darstellt, bildet, wobei die gesamte
gestanzte Kante innerhalb des ursprünglichen schraubenförmigen Profilpfades
nach der anschließenden
Umformung fällt.
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Der
Draht, der Stab oder das Hohlextrudat können so gestanzt werden, dass
das gestanzte Profil hintere und abstehende Laschen aus Material
an den Flügelmaterialenden
erzeugt, die sich im Wesentlichen flach umfalzen, wenn mit dem Hammer auf
sie geschlagen wird. Der Draht, der Stab oder das Hohlextrudat können zwei
oder drei Hauptflügel
enthalten, die von einem mittigen Kern ausgehen.
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Vorzugsweise
stellt die Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen schraubenförmig umgeformter
Profile von stark profilierter Struktur durch Oberflächenbiegung
entlang eines schneller werdenden Pfades, der eine Vielzahl zusammengesetzter
Schraubenwinkel beinhaltet, bereit. Ein solches Pfadprofil ermöglicht den
glatten Durchgang von ungleichmäßigen Profilen,
während
sie auf eine Genauigkeit der Spiralsteigung von einem halben Prozent,
entlang der Mittelachse gemessen, gehalten werden.