DE69206953T2

DE69206953T2 - Anker

Info

Publication number: DE69206953T2
Application number: DE69206953T
Authority: DE
Inventors: Ralph D Tenuta; Alicia Wieder
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2012-10-20
Also published as: FI924606A; EP0539139A1; ATE131911T1; FI100063B; EP0539139B1; KR950008324B1; NO924055L; AU653865B2; NO179685C; JPH0784890B2; NZ244763A; NO179685B; CA2080560A1; NO924055D0; FI924606A0; CA2080560C; KR930008325A; DE69206953D1; US5190425A; AU2705492A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine neue und verbesserte Konstruktion für einen Anker und spezieller auf einen selbstbohrenden Anker zur Verwendung in Trockenwandstrukturen.
Die Konstruktion und Funktionsweise von Ankern ist auf dem betreffenden Fachgebiet gut bekannt. Grundsätzlich sind Anker bestimmt, in ein Materialstück eingebettet zu werden und ein Befestigungsmittel darin zu halten und sicher zu befestigen, wenn er eingebettet oder anders in das Stück eingesetzt ist. Anker sind insbesondere wünschenswert für den Gebrauch bei Materialien, denen es selbst an ausreichender struktureller Ganzheit fehlt, um die Befestigungsmittel sicher zu halten und zu befestigen. Gipsbauplatte oder Putzgipsbauplatte, die gewöhnlich als Trockenwand (Drywall) bekannt ist, ist ein Beispiel für ein solches Material. Durch die Verwendung von Ankern können Gegenstände, die sonst nicht allein durch Befestigungsmittel an der Trockenwand befestigt werden können, an der Trockenwand befestigt werden. Ein Beispiel für einen selbstbohrenden Trockenwandanker ist in der EP-B-0 165 674 offenbart.
Um sicherzustellen, daß die Anker fest in der Trockenwand bleiben, oder anderem Material, sind die Anker oft selbstbohrend. Die Anker haben einen Bohrabschnitt, der auf seinem Eintrittsende angeordnet ist und in der Lage ist, Teile der Trockenwand bei Anwendung eines axialen Drehmoments auf den Kopf des Ankers zu entfernen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die durch die Trockenwand geformte Bohrung nicht zu groß sein wird. Durch Selbstbohren seiner eigenen Bohrung stellt der Anker sicher, daß die Bohrung von richtiger Größe sein wird und den Anker festhalten wird, wodurch verhindert wird, daß der Anker herausgezogen wird.
Selbstbohren ergibt jedoch gelegentlich Schwierigkeiten. Wenn der Anker seine eigene Bohrung durch die Trockenwand bohrt, werden aus den gebohrten Abschnitten der Trockenwand stammende Partikel gebildet. Diese Partikel können die Bohrung füllen, wenn sie geformt wird und können durch weiteres Bohren des Ankers komprimiert werden, wodurch der Selbstbohrprozeß kompliziert wird. Außerdem sind keine Mittel zum Erleichtern des Entfernens der Partikel aus der Bohrung vorhanden, wenn der Anker erst einmal den gegenüberliegenden Rand der Trockenwand erreicht hat.
Das Vorhandensein von Partikeln in der Bohrung kann den Selbstbohrprozeß schwieriger gestalten, indem er ein gutes Eindrehen des Ankers in die Trockenwand verhindert. Die Partikel können dem Drehmoment des Ankers widerstehen. Die Partikel können sich auch zusammen mit dem Anker drehen und möglicherweise die Größe der Bohrung vergrößern. Wenn die Bohrung vergrößert ist, kann der Anker aus der Bohrung bei Anwendung einer geeigneten Kraft herausgezogen werden, wie zum Beispiel der Kraft, die gewöhnlich mit der Befestigung eines Gegenstandes an der Trockenwand verbunden ist, wie zum Beispiel Bildrahmen o.ä.. Außerdem kann das Vorhandensein der Partikel die Wirkungen des Drehmoments auf den Anker maximieren, wodurch bewirkt wird, daß er bricht, wenn ein Befestigungsmittel in ihn eingesetzt wird. Der Anker dieser Erfindung soll u.a. diese Nachteile von Ankerkonstruktionen des Standes der Technik verringern.
Gemäß dieser Erfindung weist ein selbstdrehender Anker zur Einsetzung in ein Werkstück, wie zum Beispiel eine Trockenwand, um ein Element an dem Werkstück zu befestigen, auf: einen Bohrabschnitt mit Blattmittel zum Bohren einer Bohrung mit einem vorbestimmten Durchmesser in das Werkstück; einen Gewindeabschnitt mit einem allgemein zylindrischen Körper mit einem Durchmesser, der im wesentlichen derselbe ist wie der Durchmesser der Rotationsfläche bei Rotation des Blattmittels, und Gewindemitteln auf dem Körper zum Eindrehen eines Schraubengewindes in das Werkstück, um den Anker in dem Werkstück zu befestigen; und ist gekennzeichnet durch ein den Bohrabschnitt und den Gewindeabschnitt verbindendes Segment, das Abschnitte mit einem Durchmesser der Rotationsfläche bei Rotation aufweist, der wesentlich geringer ist als der Durchmesser des zylindrischen Körpers, um Partikel zu erhalten, die aus dem Werkstück durch das Bohren entfernt worden sind, wodurch die Anhäufung von die Einsetzung des Ankers hinderndem Partikelmaterial verhindert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Anker kann das teilchenförmige Material, das aus der Trockenwand herausgebohrt ist, von dieser wegfallen, wenn der Anker in das Material gebohrt wird. Vorzugsweise besitzt der Anker Ausdehnungsmittel, die den Anker aufweiten können, um Befestigungsmittel verschiedener Größe aufzunehmen.
Eine spezielle Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankers wird nun unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ankers ist, der gemäß den Lehren dieser Erfindung konstruiert ist, und die einzigartige Konstruktion des Ankers zeigt;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Ankers der Fig. 1 ist, der durch ein Stück einer Trockenwand oder ähnlichen Materials bohrt, und die Funktionsweise des entlastenden Segments zeigt;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 2 ist und den Ankerbohrer vollständig innerhalb der Trockenwand befindlich zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 3 ist, wobei der Anker in die Trockenwand geschraubt ist, und die weitere Funktionsweise des entlastenden Segments zeigt;
Fig. 5 eine Seitenansicht des Ankers der Fig. 1 ist, in dem sich ein Befestigungsmittel befindet, und die Ausdehnung des Ankers durch die Ausdehnungsmittel zur Aufnahme des Befestigungsmittels zeigt; und
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 1 ist, wobei das Ankergewinde zur Klarheit nicht gezeigt ist.
Zu Beginn wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein mit Gewinde versehener Einsatz oder Anker 10, der gemäß den Lehren dieser Erfindung konstruiert ist, gezeigt ist. Der Anker 10 wird speziell in bezug auf seine Anwendung bei einem aus Trockenwand konstruiertem Werkstück 11 offenbart werden. Jedoch soll angemerkt und verstanden werden, daß der Anker 10 bei Werkstücken 11 verwendet werden kann, die aus anderen Materialien konstruiert sind, ohne von den Lehren der Erfindung abzuweichen. Der Anker 10 kann aus einer Vielzahl Materialien gebildet sein, wie zum Beispiel Kunststoff oder ein Zinkmaterial, in Abhängigkeit der Anforderungen der speziellen Anwendung des Ankers 10.
Der Anker 10 ist vorzugsweise aus einem gegossenen Kunststoff gebildet und weist allgemein einen Gewindeabschnitt 12 und einen Bohrabschnitt 14 auf. Der Bohrabschnitt 14 ist so konstruiert, daß er ein Loch oder eine Bohrung geeigneter Größe in dem Werkstück 11 bohren kann, um die Einsetzung des Ankers 10 darin mittels eines Gewindes zu erleichtern.
Der Bohrabschnitt 14 weist einen in der Mitte angeordneten länglichen Schaft oder eine Rippe 16 auf, der oder die an seinem oder an ihrem vorderen Ende in einer konischen Bohrspitze 18 endet. Ein Paar Bohrblätter 20 erstrecken sich diametrisch gegenüberliegend von dem Schaft 16 und enden an ihren vorderen Enden in Bohrpunkten 22, die etwas rückwärtig von der Bohrspitze 18 angeordnet sind.
Auf diese Weise befindet sich die konische Spitze 18 in der Mitte auf dem Bohrabschnitt 14, wobei die Punkte 22 der Blätter 20 die konische Spitze 18 entlang eines Durchmessers des Bohrabschnitts flankieren. Bei dieser Punktkonfiguration formt die konische Spitze 18, wenn der Anker 10 eine Fläche des Werkstücks 11 berührt, im wesentlichen ein Bohrführungsloch, um die in das Werkstück 11 zu bohrende Bohrung zu zentrieren, während die Punkte 22 das meiste des eigentlichen Bohrens der Bohrung leisten, wie unten weiter beschrieben werden wird.
Der Gewindeabschnitt 12 des Ankers 10 weist einen allgemein zylindrischen Körper 24 mit einem ringförmigen Endflansch 27 auf. Der Körper 24 erstreckt sich nach vorne in eine Verbindung mit dem Bohrabschnitt 14 über eine im folgenden zu beschreibende Struktur.
Ein Gewinde 28 ist auf dem Körper 24 angeordnet, das an den Endflansch 27 angrenzt und sich nach vorne entlang der Länge des Körpers 24 erstreckt. Das Gewinde 28 hat einen im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser entlang seiner Länge, bis es sich verjüngt und angrenzend an das dem Endflansch 27 gegenüberliegende Ende in die Oberfläche des Körpers 24 übergeht. Wie im folgenden beschrieben wird, weist der Körper 24 eine innere Bohrung 32 auf, um ein Werkzeug zum Bohren des Ankers 10 in das Werkstück 11 aufzunehmen.
Der Gewindeabschnitt 12 und der Bohrabschnitt 14 des Ankers 10 sind integral mit einem Kegelstumpfsegment 34 verbunden, das einen Durchmesser an einem Ende hat, der derselbe ist wie der des Körpers 24. Der Durchmesser verringert sich gleichförmig mit der Ausdehnung des Kegelstumpfsegments 34 nach vorne in Verbindung mit dem Mittelschaft 16 des Bohrabschnitts 14. Es ist zu sehen, daß jedes Blatt 20 ein Ende 30 hat, das nach unten mit einem Winkel schräg geneigt ist, um an das Kegelstumpfsegment 34 anzuschließen, und zwar an der Verbindung zwischen dem Segment 34 und dem Schaft 16.
Die oben beschriebene Struktur, die den Gewindeabschnitt 12 und den Bohrabschnitt 14 verbindet, definiert einen Entlastungsbereich 48 in einer diametrischen und einer länglichen Richtung zum Erhalten von Partikeln, die bei dem im folgenden zu beschreibenden Bohrvorgang entfernt worden sind.
Der Anker 10 der Erfindung weist eine Bohrung 32 auf, die speziell konstruiert ist, um einen Nr. 2 Phillips-Kopf- Schraubenzieher 36 aufzunehmen, um den Anker 10 in das Werkstück 11 zu treiben und auch um anschließend über ein Gewinde ein Befestigungsmittel 38 zur Befestigung eines Elements an dem Werkstück 11 auf zunehnen.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist die Bohrung 32 ein Paar Federn 40 auf, die sich in Längsrichtung entlang der Bohrung 32 in diametrisch gegenüberliegender Beziehung erstrecken. Die Federn 40 dienen konventionell zum Eindrehen des mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels 38 in den Anker 10.
Der Anker 10 ist zur Aufnahme von Nr. 6 und Nr. 8 Befestigungsmitteln konstruiert. Um diese Befestigungsmittel mit verschiedenen Durchmessern aufzunehmen, kann ein Paar Längsschlitze 42 in dem Körper 24 des Ankers 10 entlang eines wesentlichen Abschnitts seiner Länge begrenzt sein. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, erstrecken sich die Schlitze 42 lateral vollständig durch die Körperwand. Die Schlitze 42 sorgen für Ausdehnung des Ankers 10, wie in Fig. 5 in übertriebener Form gezeigt ist, wenn das Befestigungsmittel mit dem größeren Durchmesser verwendet wird.
Wie am besten in Fig. 6 gezeigt ist, kann der Anker 10 mit einer Vielzahl kleiner Rippen 44 in Abständen an der Unterseite oder der Gewindeseite des Endflansches 27 versehen sein. Diese Rippen 44 greifen in die Oberfläche des Werkstücks 11, wenn der Anker 10 vollständig eingesetzt ist, um zur Verhinderung eines Herausdrehens des Ankers 10 beizutragen.
Insgesamt ist zu sehen, daß in dem Anker 10 der Erfindung der Gewindeabschnitt 12 im wesentlichen dieselbe Länge hat wie der Bohrabschnitt 14. Die Schneidblätter 20 erstrecken sich radial nach außen von dem Schaft 16 über eine Gesamterstreckung, die im wesentlichen dieselbe ist wie der Durchmesser des zylindrischen Körpers 24.
Im Gebrauch wird der Anker 10 unter einem im wesentlichen rechten Winkel zum Werkstück 11 gehalten, und der Anker 10 wird so geschoben, daß die Punktbohrspitze 18 in das Werkstück 11 eindringt. Ein Nr. 2 Phillips-Kopf-Schraubenzieher 36 wird in die innere Bohrung 32 eingeführt, und der Selbstbohrvorgang wird begonnen. Die Bohrspitze 18 zentriert den Anker 10 entlang des beabsichtigten Bohrpfades. Der Bohrer oder die Schneidspitzen 22 schneiden eine zylindrische Bohrung in das Werkstück oder die Trockenwand 11, wenn der Anker 10 gedreht wird. Dies erzeugt Partikel 46, da die Spitzen 22 Material der Trockenwand 11 wegschneiden.
Es kann nun mit Bezug auf Fig. 2 erkannt werden, daß die zunehmende Menge von Partikeln 46 sich zu dem Eingang der Bohrung, die gebohrt wird, bewegen kann. Aufgrund der einzigartigen Kombination des Kegelstumpfsegments 34 und den geneigten Blattenden 30 ist ein Entlastungsbereich 48 geschaffen, in den die Partikel 46 sich bewegen können, wodurch sie aus der Bohrung herausgeführt werden können. Dementsprechend ist der Selbstbohrprozeß nicht durch die Anhäufung von Partikeln 46 behindert.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Eingang der Bohrung schließlich verschlossen, wenn das Segment 34 sich in die Bohrung hineinbewegt. Auch wenn die Wanddicke so ist, daß der Bohrabschnitt 14 noch nicht durch die Wand 11 hindurchgeschoben ist, dient der Entlastungsbereich 48, definiert durch das Segment 34, als ein Reservoir für die Partikel 46.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, dreht sich das Gewinde 28 seinen Weg in die Trockenwand 11, um schließlich den Anker 10 in die Wand 11 zu setzen. Partikel 46 werden durch das Segment 34 mitgenommen und von der Rückseite der Wand 11 wie gezeigt fallengelassen. Entsprechend ist zu erkennen, daß die Partikel 46 auf der Vorder- oder Eingangsseite der Wand 11 während des Bohrens (Fig. 2) herausgeworfen werden und an der Rück- oder Ausgangsseite der Wand 11 während des Gewindeschneidens (Fig. 4) herausgeworfen werden.
Der Anker 10 wird getrieben, bis der Endflansch 27 mit der Vorderseite der Wand 11 in Eingriff gelangt, wobei die Rippen 44 wie in Fig. 5 gezeigt in die Wand 11 sinken. Das Element (zur Klarheit nicht gezeigt), das an der Wand 11 befestigt werden soll, kann dann am Ort befestigt werden, indem das Befestigungsmittel 38 durch das Element und in die Bohrung 32 des Ankers 10 getrieben wird. Die Gewindegänge des Befestigungsmittels drehen in die Federn 40, um das Befestigungsmittel 38 sicher an dem Anker 10 zu befestigen.
Es ist auch zu bemerken, daß die Länge des Ankers 10 von dem Bohrabschnitt 14 bis zu dem Ende des reduzierten Segments 34 gegenüber dem Bohrer 20 im wesentlichen gleich der Breite oder Dicke eines Abschnitts des Werkstücks 11 ist, in das der Anker gebohrt werden soll. Diese Konstruktion erleichtert die Entfernung von Partikeln 46.

Claims

1. Selbstbohrender Anker (10) zur Einsetzung in ein Werkstuck (11), wie zum Beispiel eine Trockenwand, um ein Fiement an dem Werkstück (11) zu befestigen, wobei der Anker aufweist: einen Bohrabschnitt (14) mit Blattmit- tel (20) zum Bohren einer Bohrung mit einem vorbestimmten Durchmesser in das Werkstück (11); einen Gewindeabschnitt (12) mit einem allgemein zylindrischen Körper (24) mit einem Durchmesser, der im wesentlichen derselbe ist wie der Durchmesser der Rotationsfläche bei Rotation des Blattmittels (20), und Gewindemitteln (28) auf dem Körper (24) zum Eindrehen eines Schraubengewindes in das Werkstück (11), um den Anker (10) in dem Werkstück (11) zu befestigen; und gekennzeichnet ist durch ein den Bohrabschnitt (14) und den Gewindeabschnitt (12) verbindendes Segment, daß Abschnitte mit einem Durchmesser der Rotationsfläche bei Rotation aufweist, der wesentlich geringer ist als der Durchmesser des zylindrischen Körpers (24), um Partikel zu erhalten, die aus dem Werkstück (11) durch das Bohren verdrängt worden sind, wodurch die Anhäufung von die Einsetzung des Ankers hinderndem Partikelmaterial verhindert wird.

2. Anker gemäß Anspruch 1, bei dem der Bohrabschnitt (14) zu einer Verbindungsstelle mit dem Segment (34) hin abfällt und dieses Segment nach oben von der Verbindungsstelle mit dem Bohrabschnitt (14) zu einer Verbindungsstelle mit dem Gewindeabschnitt (12) hin schräg ansteigt.

3. Anker gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Segment (34) einen Kegelstumpfabschnitt (34) aufweist, zu dem sich teilchenförmiges Material während des Bohrens bewegt und von dem sich teilchenförmiges Material wegbewegt, nachdem der Bohrabschnitt (14) durch das Werkstück (11) gebohrt hat.

4. Anker gemäß Anspruch 3, bei dem das Blattmittel (20) Endabschnitte (30) aufweist, die seitlich nach innen zu dem Kegelstumpfabschnitt (34) hin schräg abfallen.

5. Anker gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem der Kegelstumpfabschnitt (34) an einem Ende einen Durchmesser hat, der im wesentlichen derselbe ist wie der Durchmesser des Körpers (24), und der Durchmesser des Kegelstumpfabschnitts gleichförmig mit der Erstreckung des Kegelstumpfabschnitts nach vorne in die Verbindung mit dem Bohrabschnitt (14) abnimmt.

6. Anker gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem das Blattmittel (20) einen Schaft (16) aufweist, der von dem Kegelstumpfabschnitt (34) hervorsteht, und Schneidblätter (20), die sich radial nach außen von dem Schaft (16) über eine Gesamtstrecke erstrecken, die im wesentlichen dieselbe ist wie der Durchmesser des Körpers (24).

7. Anker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Länge des Ankers von dem Führungsende des Bohrabschnitts (14) zu dem Ende des Körpers (24) hin im wesentlichen gleich der Dicke des Werkstücks ist, in das der Anker eingesetzt werden soll.

8. Anker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Körper (24) des Gewindeabschnitts (12) eine Mittelbohrung (32) aufweist und der Körper (24) ferner Längsschlitze (42) aufweist, die Ausdehnung des Ankerkörpers (24) erlauben, um Befestigungsmittel mit verschiedenem Durchmesser aufzunehmen.

9. Anker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Bohrspitze (18) aufweist, die auf dem Bohrabschnitt (14) zum Formen eines Vorlochs und zum Zentrieren der in das Werkstück (11) zu bohrenden Bohrung angebracht ist.

10. Anker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen Endflansch (27) aufweist, der auf einem Ende des Gewindeabschnitts (12) gegenüber dem Bohrabschnitt (14) angeordnet ist, und eine Rippe (44), die von dem Endflansch absteht, um in das Werkstück (11) zu greifen, wenn der Anker vollkommen in die Bohrung eingesetzt ist, um zur Verhinderung eines Herausdrehens des Ankers beizutragen.

11. Anker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Gewindeabschnitt (12) im wesentlichen dieselbe Länge hat wie der Bohrabschnitt (14).