Die Erfindung betrifft ein Setzgerät für Ankerstangen von Verbundankern, die einen
rückwärtiger Endabschnitt von polygonalem Querschnitt aufweisen, gemäss dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verbundanker sind Befestigungssysteme, die eine Ankerstange und eine organische
oder anorganische Mörtelmasse umfassen. Die Ankerstange wird mit Hilfe der
Mörtelmasse in einer vorbereiteten Bohrung befestigt. Die Ankerstange weist an ihrem
aus der Bohrung ragenden Ende Lastangriffsmittel, beispielsweise ein Aussengewinde,
auf, die zum Anschluss eines Bauteils dienen. Zur Befestigung der Ankerstange wird
zunächst die Mörtelmasse in die Bohrung eingebracht und wird danach die Ankerstange
in die mit der Mörtelmasse verfüllte Bohrung eingesetzt. Zur Erhöhung der strukturellen
Festigkeit sind der Mörtelmasse üblicherweise Füllstoffe und/oder Zuschlagstoffe
beigemengt, die das Einführen der Ankerstange in die gefüllte Bohrung erschweren. Die
Mörtelmasse und ggf. die Füll- bzw. Zuschlagsstoffe sind vielfach in Gebinden enthalten,
die im unzerstörten Zustand in die Bohrung eingebracht werden. Die Gebinde können
beispielsweise Glasampullen oder Folienbeutel sein, die beim Einsetzen der
Ankerstange zerstört werden müssen. Auch muss die Mörtelmasse samt Füll- bzw.
Zuschlagsstoffen gut durchmischt werden, um eine homogene Verteilung über die Tiefe
der Bohrung zu erzielen. Insbesondere bei mehrkomponentigen Mörtelsystemen,
beispielsweise bei anorganischen Systemen auf Harz - Härter Basis, ist eine möglichst
gute Durchmischung der Komponenten erforderlich, um ein vollständiges Aushärten der
Mörtelmasse zu gewährleisten.
Die Durchmischung der Mörtelmasse und der Füll- bzw. Zuschlagsstoffe erfolgt durch ein
drehendes Einbringen der Ankerstange in die Bohrung. Zusätzlich zur Drehung um ihre
Achse werden auf die Ankerstange axiale Schläge ausgeübt. Die axialen Schläge
unterstützen die Zerstörung der Gebinde und erleichtern das Einschieben der
Ankerstange in die mit der Mörtelmasse und den Füll- bzw. Zuschlagsstoffen sowie den
Resten des Gebindes verfüllte Bohrung.
Die Drehung der Ankerstange sowie die axialen Schläge auf die Ankerstange erfolgen
mittels schlagunterstützter Drehbohrgeräte, beispielsweise Hammerbohrgeräte der
Anmelderin. Da die Ankerstange kein an die Werkzeugaufnahme des
Hammerbohrgeräts angepasstes Einsteckende aufweist, werden Setzgeräte eingesetzt,
die einerseits mit einem Einsteckende für das Hammerbohrgerät und andererseits eine
Aufnahme für das rückwärtige Ende der Ankerstange aufweisen. Mit dem Setzgerät wird
Drehmoment auf die Ankerstange übertragen und werden die vom Hammerbohrgerät
erzeugten axialen Schläge an die Ankerstange weitergeleitet. Am rückwärtigen Ende der
Ankerstange ist dazu ein Endabschnitt vorgesehen, der einen polygonalen,
beispielsweise einen sechseckigen, Querschnitt aufweist. Die Aufnahme des
beispielsweise nach Art einer Stecknuss konstruierten Setzgeräts weist
korrespondierende Drehmitnahmeflächen auf, die mit den Flächen am rückwärtigen
Endabschnitt der Ankerstange zusammenwirken, um Drehmoment zu übertragen. Das
freie Ende des Endabschnitts nimmt die axialen Schläge auf, die vom Hammerbohrgerät
erzeugt werden.
Die bekannten Setzgeräte weisen den Nachteil auf, dass die Drehmitnahmeflächen der
Aufnahme durch den drehend-schlagenden Setzvorgang auf die korrespondierenden
Mitnahmeflächen am Endabschnitt der Ankerstange aufgestaucht werden können.
Dadurch kann das Setzgerät nur schwer von der gesetzten Ankerstange entfernt
werden. In der Regel muss daher vor dem Abziehen der Ankerstange gewartet werden,
bis die Mörtelmasse in der Bohrung ausgehärtet ist. Bei Serienanwendungen müssen
daher immer mehrere Setzgeräte zur Verfügung stehen, um nacheinander mehrere
Befestigungen mit Verbundankern ohne grössere Unterbrechung vomehmen zu können.
Der zum Abziehen des Setzgeräts von der Ankerstange erforderliche Kraftaufwand kann
sogar dazu führen, dass sich der Verbundanker in der Bohrung lockert und der
Befestigungspunkt nicht mehr die geforderten Haltewerte aufweist und unbrauchbar wird.
Aus der DE-C-43 01 582 ist ein stecknussartig ausgebildeter Schraubendreher bekannt,
der in der Aufnahme drei Walzenkörper aufweist, die in axialer Richtung ausgerichtet
sind. Die Walzenkörper sind in einem Winkelabstand von 120° voneinander angeordnet
und über Steuerflächen radial zusammenführbar. Die radiale Verstellung der
Walzenkörper erfolgt beim Drehen des Gehäuses des Schraubendrehers. Dabei wird
das in die Aufnahme eingesteckte Ende einer Schraube geklemmt und es kann
Drehmoment über-tragen werden. Dieser bekannte Schraubendreher ist für
Schraubvorgänge geeignet, bei denen keine axialen Schläge auftreten. Im Fall von
axialen Schlägen könnten sich die Walzen, die das Schraubenende durch Klemmung
halten, durch die impulsartigen Schläge in die Mitnahmeflächen eingraben oder sogar
kaltverschweissen. Die impulsartigen Schläge könnten auch zu einer Verformung oder
gar zu einer Zerstörung der Steuerflächen führen, was die Funktion des
Schraubendrehers beeinträchtigen würde oder ihn sogar unbrauchbar machen könnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Setzwerkzeug für Ankerstangen
von Verbundankern zu schaffen, mit dem beim drehend-schlagenden Setzen der
Ankerstange ein Aufstauchen auf die Mitnahmeflächen des Endabschnitts der
Ankerstange verhindert wird. Das Setzgerät soll nach dem erfolgten Setzvorgang leicht
wieder von der Ankerstange entfernbar sein und für das Setzen von weiteren
Ankerstangen bereit sein.
Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Setzgerät für Ankerstangen von
Verbundankern, das die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1
angeführten Merkmale aufweist. Insbesondere wird durch die Erfindung ein Setzgerät für
Ankerstangen von Verbundankern mit einem rückwärtigen Endabschnitt von
polygonalem Querschnitt geschaffen, das ein Gehäuse umfasst, dessen eines Ende ein
Einsteckende für die Werkzeugaufnahme eines schlagunterstützten Drehbohrgeräts,
insbesondere eines Hammerbohrgeräts, aufweist und dessen gegenüberliegendes Ende
mit einer Stangenaufnahme für den rückwärtigen Endabschnitt der Ankerstange
ausgestattet ist. Die Stangenaufnahme weist eine axial verlaufende Innenfläche auf, aus
der wenigstens zwei Rippen hervorspringen, die gleichmässig über den Umfang der axial
verlaufenden Innenfläche der Stangenaufnahme verteilt sind und sich in axialer Richtung
erstrecken. Die Anordnung der axialen Rippen ist derart gewählt, dass ein von den
Rippen tangierter eingeschriebener Zylinder einen Durchmesser aufweist, der etwa 0,05
mm bis 0,5 mm grösser ist als der Durchmesser eines grössten in den polygonalen
Querschnitt des Endabschnitts der Ankerstange eingeschriebenen Kreises.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Stangenaufnahme ist die Gefahr eines
Aufstauchens des Setzgeräts auf die Ankerstange deutlich verringert. Die Ankerstange
wird nicht mehr durch Klemmung gefasst. Dadurch wird verhindert, dass die Rippen der
Stangenaufnahme mit den Drehmitnahmeflächen am rückwärtigen Endabschnitt der
Ankerstange kaltverschweissen. Die Drehmomentübertragung erfolgt durch einen
Formschluss, der sich bei der Drehung der Ankerstange infolge der erfindungsgemässen
geometrischen Verhältnisse zwischen den feststehenden, axial verlaufenden Rippen und
den Drehmitnahmeflächen am rückwärtigen Endabschnitt der Ankerstange ergibt. Durch
die erfindungsgemässe Differenz der Durchmesser des Querschnitts eines zwischen die
Rippen einschreibbaren Zylinders und eines in den polygonalen Querschnitt des
Endabschnitts einschreibbaren Kreises ergibt sich zwischen der Stangenaufnahme und
dem Endabschnitt der Ankerstange ein geringes Spiel. Bei der Rotation der Ankerstange
kann sich die Stangenaufnahme gegenüber der Ankerstange geringfügig verdrehen, bis
die Rippen an den Drehmitnahmeflächen des Endabschnitts anliegen und durch diesen
Formschluss Drehmoment übertragen. Bei Beendigung der Rotation der Ankerstange
läuft diese wegen des Spiels geringfügig frei nach. Nach Beendigung des Setzvorgangs
kann das Setzgerät sodann einfach vom rückwärtigen Endabschnitt abgezogen werden.
Wegen des Spiels zwischen der Stangenaufnahme und der Ankerstange wirkt während
des Abziehens des Setzgeräts auf die Ankerstange praktisch keine Zugkraft. Deshalb
kann das Setzgerät bereits unmittelbar nach dem Setzvorgang entfernt werden und die
Gefahr eines Lösens des Verbundankers ist beseitigt.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung, die insbesondere für die üblicherweise
verwendeten Ankerstangen einsetzbar ist, deren rückwärtige Endabschnitte einen
sechseckigen Querschnitt aufweisen, sind in der Stangenaufnahme drei Rippen
vorgesehen sind, die in einem Winkelabstand von 120° aus der im wesentlichen
zylindrischen Innenfläche der Stangenaufnahme ragen. Die zylindrische
Stangenaufnahme ist einfach herstellbar. Die Rippen sind gleichmässig über den
Umfang der Innenfläche verteilt und erlauben eine sehr gleichmässige
Drehmomenteinleitung in die Drehmitnahmeflächen am Endabschnitt der Ankerstange.
Für die Lebensdauer des Setzgeräts ist es von Vorteil, wenn die Rippen, die in
unmittlebarer Wirkverbindung mit den Drehmitnahmeflächen stehen, aus einem härteren
Material sind als die Innenfläche der Stangenaufnahme.
Vorzugsweise sind die Rippen Abschnitte der Mantelfläche von zylindrischen
Hartmetallstiften. Dabei erweist es sich als besonders zweckmässig, wenn die
Hartmetallstifte auswechselbar in der Stangenaufnahme gelagert sind. Auf diese Weise
können die Hartmetallstifte bei einer übermässigen Abnutzung leicht ausgetauscht
werden und kann die Lebensdauer des Setzgeräts verlängert werden.
Indem die Stangenaufnahme in einem auswechselbaren Einsatzteil vorgesehen ist, das
lösbar im Gehäuse fixierbar, vorzugsweise einschraubbar, ist, kann der gesamte, bei der
Drehmomentübertragung beanspruchte Teil des Setzgeräts bei Bedarf einfach
ausgewechselt werden. Das herausnehmbare Einsatzteil erleichtert auch das Einstecken
der Hartmetallstifte. Insbesondere kann deren axiale Halterung vereinfacht ausgebildet
sein, indem im Einsatz Sacklochbohrungen vorgesehen sind, die zur Innenfläche der
Stangenaufnahme offen und zur Mündung der Stangenaufnahme geschlossen
ausgebildet sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Hartmetallstifte, falls sie
sich durch die axialen Schläge im Betrieb lockern sollten, axial nicht aus ihren
Halterungen fallen können.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Stangenaufnahme für den Endabschnitt der
Ankerstange in axialer Richtung von einem Anschlagelement begrenzt wird, das sich
auswechselbar innerhalb des Gehäuses abstützt. Das Anschlagelement dient der
Übertragung der vom Hammerbohrgerät kommenden, über das Einsteckende
eingeleiteten axialen Schläge an die Ankerstange. Dadurch, dass es lösbar im Gehäuse
des Setzgeräts angeordnet ist, kann es bei übermässiger Abnutzung der Anlagebereiche
mit der Ankerstange ausgetauscht werden.
Zur Verhinderung der Bildung einer permanenten Verbindung mit dem freien Ende der in
die Stangenaufnahme eingesteckten Ankerstange ist es vorteilhaft, wenn das
Anschlagelement an seiner der Stangenaufnahme zugewandten, senkrecht zur
Innenfläche verlaufenden Anschlagfläche einen Vorsprung aufweist, der die
Anschlagfläche um etwa 0,5 mm bis etwa 4 mm überragt und aus Hartmetall besteht.
Durch die gewählte Geometrie des Vorsprungs am Anschlagelement wird ein
Aufstauchen auf das Ende der Ankerstange verhindert. Indem der mit der Ankerstange
in Berührung kommende Vorsprung des Anschlagelements aus Hartmetall besteht, kann
es zwar zu einer geringen Verformung des üblicherweise etwas weicheren Endes der
Ankerstange kommen; ein Kaltverschweissen mit der meist verzinkten Ankerstange ist
jedoch verhindert. Als besonders vorteilhafte Geometrie für den aus der Anschlagfläche
ragenden Vorspung erweist sich eine Linsenform mit einem Radius von etwa 10 mm bis
etwa 40 mm.
Um das Setzgerät möglichst universal nutzen zu können, ist das Einsteckende für die
Werkzeugaufnahme lösbar mit dem Gehäuse verbunden. Auf diese Weise kann das
Setzgerät sehr einfach an unterschiedliche Werkzeugaufnahmen von
Hammerbohrgeräten angeglichen werden. Beispielsweise kann ein zylindrisches
Einsteckende für ein Backenfutter von Schlagbohrmaschinen oder ein einen Sechskant
aufweisendes Einsteckende für eine korrespondierend ausgebildete Werkzeugaufnahme
vorgesehen sein.
Im folgenden wird die Erfindung mit allen ihr als wesentlich zugehörigen Details anhand
eines Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen in unterschiedlichen Massstäben:
- Fig. 1
- ein erfindungsgemässes Setzgerät im teilweisen Axialschnitt;
- Fig. 2
- eine Aufsicht des rückwärtigen Endes eines die Stangenaufnahme aufweisenden
Einsatzteils; und
- Fig. 3
- einen schematischen Querschnitt des Setzgeräts zur Erläuterung der
geometrischen Verhältnisse im Bereich der Stangenaufnahme.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Setzgeräts für Ankerstangen von
Verbundankern ist in Fig. 1 gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Die in
Längsrichtung verlaufende Achse des Setzgeräts 1 trägt das Bezugszeichen A. Das
Setzgerät 1 umfasst ein Gehäuse 2, dessen eines, rückwärtiges Ende ein Einsteckende
3 für den Anschluss an eine Werkzeugaufnahme eines Axialschlag-unterstützten
Drehbohrgerätes, beispielsweise eines Hammerbohrgeräts der Anmelderin, aufweist. In
einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Ensteckende 3, wie dargestellt, lösbar
mit dem Gehäuse 2 des Setzgeräts 1 verbunden, beispielsweise verschraubt. Am dem
Einsteckende 3 in axialer Richung gegenüberliegenden Stirnende ist das Gehäuse 2
offen ausgebildet und ist eine Stangenaufnahme 5 für das rückwärtige Ende der
Ankerstange angeordnet. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Stangenaufnahme 5 in einem
Einsatzteil 4 vorgesehen, das mit einem Aussengewinde 9 ausgestattet ist und in ein
Innengewinde 10 am Gehäuse 2 einschraubbar ist. Die Stangenaufnahme 5 wird von
einer im Einsatzteil 4 vorgesehenen, im wesentlichen rotationssymmetrischen, axialen
Bohrung gebildet, die sich über die gesamte Länge des Einsatzteils erstreckt. Die
Bohrung kann über ihre Länge einen konstanten Durchmesser aufweisen; sie kann auch,
wie dargestellt, abgestuft sein, wobei sie im Mündungsbereich einen grösseren
Durchmesser aufweist als in dem weiter im Inneren des Gehäuses 2 angeordneten
Abschnitt des Einsatzteils. Der breitere vordere Bereich der Bohrung erleichtert dabei das
Einführen der Ankerstange in die Stangenaufnahme.
Im durchmesserkleineren Abschnitt der Bohrung sind axial verlaufende Rippen 7
vorgesehen, die aus der Innenfläche 6 der Bohrung ragen. Die axial verlaufenden Rippen
7 sind durch die Mantelfläche von Zylinderstiften 8 gebildet, die in axialen
Sacklochbohrungen im Einsatzteil 4 im Presssitz gehalten sind. Die Bohrungen sind zur
Innenfläche 6 hin offen ausgebildet. Auf diese Weise überragen die Mantelflächen der
Zylinderstifte 8 bereichsweise die zylindrische Innenfläche 6 der Bohrung.
Im Inneren des Gehäuses 2 schliesst an das Einsatzteil 4 ein Anschlagelement 11 an.
Das Anschlagelement 11 ist lose in eine im Gehäuse 2 vorgesehene erweiterte
Aufnahme 12 eingelegt und wird durch das einschraubbare Einlageteil 4 in seiner Lage
fixiert. An seiner der Stangenaufnahme 5 zugewandten Anschlagfläche 13 ist ein
Vorsprung 14 angeordnet, der die Anschlagfläche 13 um etwa 0,5 mm bis etwa 4 mm
überragt. Vorzugsweise ist der Vorsprung linsenförmig ausgebildet und weist einen
Radius von etwa 10 mm bis etwa 40 mm auf. Der Vorsprung 14 und die teilweise aus der
Innenfläche 6 der Bohrung ragenden Zylinderstifte 8 bestehen aus Hartmetall.
Fig. 2 zeigt das Einsatzteil 4 in einer Aufsicht auf die Stimfläche seines im Inneren des
Gehäuses 2 angeordneten Abschnittes. Die rückwärtige Mündung der Stangenaufnahme
5 ist ersichtlich. Der durchmessergrössere Bereich der Bohrung ist strichliert angedeutet.
Am Umfang des Einsatzteils 4 ist das Aussengewinde 9 angeordnet. An der rückwärtigen
Stirnfläche münden die Sacklochbohrungen 15, die zur Innenfläche 6 der Bohrung hin
offen ausgebildet sind. In den Sacklochbohrungen 15 sind die Zylinderstifte im Presssitz
gehalten. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei axial verlaufende
Sacklochbohrungen 15 vorgesehen, die im gleichen Winkelabstand w voneinander,
entlang der Innenfläche 6 der Bohrung angeordnet sind. Bei drei Sacklochbohrungen 15
beträgt der Winkelabstand w jeweils 120°.
In der schematischen Schnittdarstellung von Fig. 3 sind die geometrischen Verhältnisse
der Stangenaufnahme 5 mit Bezug auf einen eingesteckten, einen polygonalen
Querschnitt aufweisenden Endabschnitt P einer zu setzenden Ankerstange dargestellt.
Beispielsweise weist der Endabschnitt P, wie dargestellt, im Querschnitt die Form eines
regelmässigen Sechseckes auf. Die axial angeordneten Zylinderstifte 8 ragen mit ihren
Mantelflächenabschnitten aus der Innenfläche 6 der Stangenaufnahme 5 und bilden die
axial verlaufenden starren Rippen 7, die in einem Winkelabstand von 120° gleichmässig
über den Umfang der Innenfläche 6 verteilt sind. Ein von den Rippen 7 tangierter Zylinder,
dessen kreisförmiger Querschnitt Z strichliert angedeutet ist, weist einen Durchmesser x
auf. Der Durchmesser des grössten in den sechseckigen Querschnitt des Endabschnittes
P einschreibbaren Kreises K ist mit y bezeichnet. Der Querschnitt Z des Zylinders und der
grösste einschreibbare Kreis K sind konzentrisch zueinander. Gemäss der Erfindung ist
der Durchmesser x des Querschnitts Z des Zylinders um etwa 0,05 mm bis etwa 0,5 mm
grösser als der Durchmesser y des einschreibbaren grössten Kreises K. Dadurch ist die
Ankerstange nicht durch Klemmung gehalten, sondern die Stangenaufnahme kann sich
gegenüber der Ankerstange geringfügig verdrehen, bis die starren Rippen 7 in
Drehrichtung einen Formschluss mit den Drehmitnahmeflächen am sechseckigen
Endabschnitt P der Ankerstange bilden. Mit Vorteil weist die Stangenaufnahme 5 eine
zylindrische Innenfläche 6 auf. Bei der erfindungsgemässen Anordnung der starren
Rippen 7 weist der Querschnitt Z des von ihnen tangierten Zylinders im Bereich zwischen
den Rippen 7 den gleichen Abstand d von der Innenfläche 6 der Stangenaufnahme 5 auf.
Das erfindungsgemäss ausgebildete Setzgerät verhindert ein Verklemmen oder gar ein
Kaltverschweissen der der miteinander in Wirkverbindung stehenden Drehmitnehmer
bzw. Drehmitnahmeflächen während des Setzvorgangs. Das Setzgerät ist einfach in der
Anwendung und ist nach dem Setzen der Ankerstange wieder einfach abnehmbar. Die
mit der Ankerstange in Wirkverbindung kommenden Bereiche des Setzgeräts bestehen
aus Hartmetall. Das Setzgerät ist einfach und kostengünstig konstruiert und erlaubt den
Austausch der beim Setzvorgang besonders stark beanspruchten Bestandteile, wodurch
seine Lebensdauer erhöht werden kann.