EP2961545A1 - Method for producing screws and concrete screw - Google Patents

Method for producing screws and concrete screw

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Publication number
EP2961545A1
EP2961545A1 EP14706507.2A EP14706507A EP2961545A1 EP 2961545 A1 EP2961545 A1 EP 2961545A1 EP 14706507 A EP14706507 A EP 14706507A EP 2961545 A1 EP2961545 A1 EP 2961545A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
lateral surface
recess
shaft
screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14706507.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Neumaier
Corinna Achleitner
Guenter Domani
Mark Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP2961545A1 publication Critical patent/EP2961545A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/06—Making by means of profiled members other than rolls, e.g. reciprocating flat dies or jaws, moved longitudinally or curvilinearly with respect to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/022—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling combined with rolling splines, ribs, grooves or the like, e.g. using compound dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/027—Rolling of self-tapping screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0026—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being a hard non-organic material, e.g. stone, concrete or drywall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0084—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by geometric details of the tip

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a screw, in particular a concrete screw, with a shank and a thread arranged on the lateral surface of the shank, wherein at least one cutting recess in the lateral surface of the shank is provided on a tip of the shank, according to the preamble of claim 1
  • a method for producing a screw in particular a concrete screw, with a shank and a thread arranged on the lateral surface of the shank, wherein at least one cutting recess in the lateral surface of the shank is provided on a tip of the shank, according to the preamble of claim 1
  • a piece of wire is provided as a workpiece
  • At least one recess is introduced into the lateral surface of the workpiece at an end region of the workpiece.
  • the invention further relates to a concrete screw according to the preamble of claim 9.
  • a concrete screw is equipped with a shaft and a thread arranged on the lateral surface of the shaft, wherein at least one cutting recess in the lateral surface of the shaft is provided on a tip of the shaft.
  • a generic method is known from US 201 1274516 A.
  • This document teaches a manufacturing method for a concrete screw, in which initially a thread is formed on a shaft, and are then milled out of the shaft by means of beveled cutting wheels notches.
  • the milled notches which represent an image of the cutting wheels are limited by sharp edges.
  • these edges can serve as cutting edges which can widen a not ideally cylindrical borehole when the screw is screwed in, and which therefore can enable concrete screws with a relatively large core diameter and thus with relatively high load capacities to put.
  • the object of the invention is a production method for screws, especially for concrete screws, with the viable and easy to set screws are particularly easy and inexpensive to produce, and to provide a corresponding concrete screw.
  • the object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and by a screw having the features of claim 9. Preferred embodiments are given in the respective dependent claims.
  • the depression when viewed in the cross-section of the workpiece, the depression is diametrically opposed to a recess-free region of the workpiece.
  • At least one of the rolling tools also acts or acts on the end region of the workpiece with the depression during the thread rolling process.
  • a first basic idea of the invention can be seen in arranging the recesses such that at least one of the recesses, preferably all recesses, does not face a corresponding recess, so that the cross section of the workpiece in the region of the recesses is asymmetrical with respect to a reflection on the longitudinal axis of the workpiece , Accordingly, at least one of the depressions, preferably all depressions, is in each case opposite a recess-free region, that is to say an area without depression, on which the workpiece is convex, in particular cylinder-segment-like, and / or protrudes spherically outward.
  • Another basic idea can be seen in the fact that the recesses arranged in this way are rolled over during the thread rolling process, ie that at least one, preferably both opposed, rolling tools also act on the immediate surroundings of the recesses.
  • the formation of a non-circular cross-section in the vicinity of the recesses may be due to the fact that the free end of the workpiece on which the at least one recess is asymmetrically provided, due to the asymmetrical cross-sectional configuration during rolling a kind Performs wobbling, which may possibly rock during the rolling process.
  • the good settability in turn may be due to the fact that in the resulting cross-sectional shape in the region of the tip friction between the screw core and the borehole wall only locally occurs without the ability of the screw is lost to widen the borehole.
  • the inventive method preferably produces a concrete screw, that is to say a screw with a self-tapping thread, which can be screwed into a concrete substrate to form a counter-thread.
  • the at least one thread helix optionally after a post-processing, forms the thread in the finished screw, and / or forms the depression in the lateral surface of the workpiece, optionally after a post-processing, in the finished screw the cutting recess.
  • the invention is particularly suitable for the production of concrete screws with a relatively thick shaft, that is, for example, for such screws in which the ratio of the outer diameter of the thread to the core diameter of the shaft 1, 1 to 1, 4.
  • the workpiece and / or the screw are preferably made of a metal material.
  • the shaft and / or the workpiece at least partially on a cylindrical outer surface.
  • the end of the shaft can be understood, which is first introduced in the intended use of the screw in the substrate, ie the area where the self-tapping thread begins.
  • the outer surface can be understood as meaning, in particular, that outer surface which has a sleeve-like shape.
  • the piece of wire, from which the inventive method proceeds has a circular cross-section.
  • the piece of wire is cylindrical, more preferably circular cylindrical, in particular in the form of a straight circular cylinder.
  • an odd number of depressions are introduced into the lateral surface of the workpiece, in particular at least three depressions, preferably exactly three depressions.
  • the inventive asymmetric starting shape for thread rolling production technology can be obtained particularly easily.
  • three recesses are provided. This can wells with relatively larger Opening can be realized, which can absorb the incurred during cutting rock flour particularly well.
  • the depressions are arranged equidistantly in the cross section of the workpiece.
  • the workpiece, at least in time immediately before the thread rolling process, at the recesses have a rotationally symmetrical cross-sectional shape, ie a shape in which a rotation of the cross-sectional shape brings about a certain Wnkel the cross-sectional shape with itself to cover.
  • a threefold rotational symmetry is provided.
  • the thread rolling process is a flat-die rolling process in which two dies, which are moved linearly with each other, act as rolling tools on the workpiece.
  • the two rolling tools act according to the invention on diametrically opposite sides of the workpiece. The rolling tools rotate the workpiece in a workpiece rolling direction.
  • An expedient embodiment is that the recess by forming, in particular cold forming, is introduced into the lateral surface of the workpiece, ie by a non-cutting production process in which the workpiece is changed plastically while retaining its mass and cohesion in its permanent shape.
  • a chipless forming process can be particularly easily integrated into the manufacturing sequence of the screw and combined with other steps.
  • there may be some local strain hardening which may exacerbate the non-round tip shape mechanism.
  • the depression is introduced into the lateral surface of the workpiece in an end region of the workpiece. It is expedient that the recess is open towards the end side of the workpiece. An open towards the front configuration of the depression, the inventive effect, due to the thread rolling a partially non-circular cross section is generated, further support.
  • this embodiment allows a particularly simple production by means of a die. Accordingly, it is particularly advantageous that the cutting recess is open towards the end side of the screw.
  • the recess and thus the cutting recess is preferably located in the tip region of the workpiece or the screw.
  • the recess is introduced by pressure forming, in particular by extrusion. This can be advantageous in terms of manufacturing costs.
  • a pressure forming process is understood as forming under the prevailing compressive stress.
  • the workpiece is suitably pressed into or through a die.
  • the screw has a widened compared to the shaft screw head.
  • This screw head can serve for rotationally fixed coupling with a setting tool.
  • the screw head can for non-rotatable coupling with a setting tool, for example, a polygonal structure, preferably an external hexagon, have.
  • the workpiece is compressed while an end thickening is made.
  • the end-side thickening can be formed to the screw head of the finished screw or already directly form the screw head.
  • the production costs can be reduced by making or modifying the end-side thickening at the same time as the introduction of the depression into the lateral surface of the workpiece.
  • an axial force can be applied to the end of the workpiece with a punch, on which the thickening is formed, wherein the axial force drives the workpiece in a die, which forms the recess.
  • the recess which is introduced into the lateral surface of the workpiece, viewed in cross-section of the workpiece is asymmetrical.
  • the recess may be asymmetrical with respect to the radial direction of the screw.
  • a flank of the recess leading in the workpiece rolling direction of rotation runs steeper with respect to the lateral surface of the workpiece than a flank of the recess trailing in the workpiece rolling direction of rotation.
  • a concrete screw according to the invention is characterized in that the shank in a tip region which is axially closer to the tip of the concrete screw than a central region, has a greater roundness deviation in the cross section of the shank than in the middle region.
  • the shaft may have a circular cross-section in the middle region and a cross-section in the tip region that approximates a convex polygon.
  • the roundness deviation can be understood in particular as the mean or the maximum deviation from an ideal circular shape.
  • the shaft in the tip region has an odd number of maximum curvatures in the cross section of the shaft, in particular at least three curvature maxima, preferably exactly three curvature maxima.
  • the screw has an odd number of cutting recesses, in particular at least three cutting recesses, preferably exactly three cutting recesses.
  • the tip region it is preferable for the tip region to extend axially beyond the cutting recess with the roundness deviation which is greater than the middle region.
  • the non-circular tip region extends further away from the screw tip and / or further towards the screw head than the cutting groove.
  • the settability can be further improved.
  • This embodiment can take into account that the cutting action is often concentrated on the end of the cutting recess, whereas the non-round shape over its entire length may be able to pick up accumulated concrete flour.
  • a concrete screw according to the invention can be produced in a method according to the invention.
  • the thread and the cutting recess in the definition of this text preferably do not belong to the shank, that is to say the thread and the cutting recess can be irrelevant in the sense of the invention when considering the shank cross section and the shank cross section is to be interpolated in these areas.
  • a cross-section can be understood in particular as a section perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece and / or the screw.
  • Figures 1 to 5 a workpiece in different successive stages during the manufacturing sequence of a first embodiment of a method according to the invention, in Figures 1 to 4 in side view and in Figure 5 in perspective view, Figure 5 shows a concrete screw according to the invention as a final product;
  • FIG. 6 shows a perspective view of the concrete screw from FIG. 5 from a different angle
  • FIG. 7 shows the rolling jaw arrangement from FIG. 4 in a perspective view, wherein for the sake of clarity the end-side thickening, which forms the screw head, is not shown;
  • FIG. 8 the rolling jaw arrangement from FIG. 4 in a schematic cross-sectional view
  • FIGS. 9 to 11 measured cross sections of a concrete screw, which was produced in a method according to the invention, at different axial positions along the shaft to illustrate the non-circular cross section in the tip region;
  • FIG. 12 measured roundness deviations of shanks of two concrete screws over the distance from the respective screw tip, wherein FIG The upper point diagram with the triangular points represents a concrete screw with three cutting recesses, which was produced in a method according to the invention, and the lower point diagram with the square points a concrete screw with four cutting recesses.
  • FIGS. 1 to 8 illustrate a first exemplary embodiment of a method according to the invention, wherein FIGS. 1 to 5 show a sequence of stages from the unprocessed wire piece (FIG. 1) to the finished end product (FIG. 5).
  • the method begins with the provision of a straight piece of metal wire as the workpiece 11.
  • a thickening 19 with an external hexagonal structure is upset at one end of the workpiece 11, thereby obtaining the precursor shown in FIG.
  • the thickening 19 is further formed into a screw head 39.
  • three recesses 16 are formed in the cylinder jacket surface of the workpiece 11 at the end of the workpiece 11, which is opposite to the thickening 19 by means of a forming process, for example by the end of the workpiece 1 1, which is opposite to the thickening 19, in a Die is pressed.
  • the intermediate product obtained in this case is shown in FIGS. 3, 4 and 8.
  • the workpiece 1 1 as shown in Figures 4, 7 and 8, introduced between two rolling tools 61 and 62, which are formed as profiled thread rolling jaws.
  • the first rolling tool 61 is stationary, whereas the second rolling tool 62 is linearly moved in the direction of the arrow of FIG.
  • the workpiece 1 1 is rotated in the workpiece rolling direction of rotation shown in FIGS. 4, 7 and 8 with an arrow.
  • a thread turn 13 or even several thread helices is formed on the cylinder jacket surface of the workpiece 11.
  • the rolling tools 61 and 62 also act on the region of the workpiece 11 in which the depressions 16 are located.
  • the product obtained during rolling is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the shown in Figures 5 and 6 Stage represents at the same time the final product.
  • the thickening 19 forms the screw head 39 and the thread turn 13 forms the thread 33 of the screw.
  • the three deformed depressions 16 form three cutting recesses 36 in the shaft 31.
  • a screw according to the invention with a shaft cross-section varying along the screw can be obtained by means of the method according to the invention.
  • the shaft 31 has an essentially circular cross-section in an axial middle region 77.
  • the shank 31 has a non-circular cross section, that is to say the curvature of the shank cross sections is not there in the respective shank cross section constant, but changes in the circumferential direction.
  • FIGS. 9 to 11 show a solid line of shank cross sections in the tip region, which were measured on a real screw, and a dotted line of a theoretical circular shape.
  • Figure 9 shows the cross section at a distance of 6 mm
  • Figure 10 at a distance of 12 mm
  • Figure 1 1 at a distance of 15 mm from the top of the screw, that is, the section of Figure 11 was measured closer to the screw head than the section of FIG. 9.
  • three equidistantly arranged depressions 16, 16 ', 16 were introduced into the jacket surface of the workpiece 11 prior to the thread rolling step, as FIGS.
  • the shank cross-section (without threads and cutting recesses) has a shape approximating a triangle, with three maxima of curvature and three minimum curvatures, similar to a Reuleaux triangle.This non-circular shape is also found in the part of the tip region that is so far away from the tip that there are no longer any cutting recesses (see Figures 10 and 11).
  • the measured roundness deviation Ar that is to say the deviation from an ideal circular shape
  • Ar is plotted in mm over the distance d in mm from the screw tip, once by the screw of FIGS. 9 to 11, which corresponds to three equations. and the second of a screw made in analogous fashion but with four equidistant recesses (lower point diagram "4CE", shown with square dots).
  • the shank of the screw with three depressions in the tip region is pronounced non-circular, and only approaches with increasing distance from the tip. ze to a circular cross-section, whereas the screw with four wells everywhere has a nearly circular shaft cross-section.
  • the tip region 78 with the non-circular cross-section extends axially further towards the screw head 39 than the cutting recesses 36.
  • FIG. 8 shows, due to the equidistant arrangement and the odd number, each of the three depressions 16, 16 'and 16 ", viewed in cross-section of the workpiece 11, faces in each case a recess-free region 96, 96' or 96".
  • the rolling jaw 62 acts on the depression-free region 96.
  • the depression 16 is arranged in the workpiece 11.
  • the depressions 16, 16 ', 16 "in the jacket of the workpiece 11 can also be asymmetric in the cross section of the workpiece 11.
  • the insertion direction of the threaded coil 13 and the thread 33 is shown in Figure 5 with an arrow. In particular, it can be directed counter to the workpiece rolling direction of rotation during thread rolling (see arrow in FIGS. 4, 7 and 8).

Abstract

The invention relates to a method for producing a concrete screw comprising a shaft and a screw thread arranged on the lateral surface of the shaft. Said lateral surface of the shaft comprises, on the end of the shaft, at least one cut-out recess. According to the invention, a piece of rod (11) is provided as a workpiece, at least one threaded coil is formed on the lateral surface of the workpiece in a thread rolling process in which two profiled rolling tools (61, 62) act on the workpiece (11), and at least one recess (16, 16', 16") is formed in the lateral surface of the workpiece on an end area of the workpiece. According to the invention, the recess (16, 16', 16"), when seen in the cross-section of the workpiece, is diametrically opposite an area (96, 96', 96") of the workpiece free of recesses such that initially the recess is formed in the lateral surface of the workpiece and subsequently, the threaded coils are formed on the lateral surface of the workpiece, and that at least one of the rolling tools (61, 62) also acts upon the end area of the workpiece with the recess during the thread rolling process. The invention also relates to a concrete screw having different eccentricity.

Description

Herstellungsverfahren für Schrauben und Betonschraube  Manufacturing process for screws and concrete screw
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube, insbesondere einer Betonschraube, mit einem Schaft und einem an der Mantelfläche des Schafts angeordneten Gewinde, wobei an einer Spitze des Schafts zumindest eine Schneidausnehmung in der Mantelfläche des Schafts vorgesehen ist, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem solchen Verfahren ist vorgesehen, dass The invention relates to a method for producing a screw, in particular a concrete screw, with a shank and a thread arranged on the lateral surface of the shank, wherein at least one cutting recess in the lateral surface of the shank is provided on a tip of the shank, according to the preamble of claim 1 In such a method it is provided that
- ein Drahtstück als Werkstück bereitgestellt wird,  a piece of wire is provided as a workpiece,
- in einem Gewindewalzprozess, in welchem zwei profilierte Walzwerkzeuge, vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten, auf das Werkstück wirken, an der Mantelfläche des Werkstücks zumindest eine Gewindewendel angeformt wird, und  - In a thread rolling process in which two profiled rolling tools, preferably on opposite sides, act on the workpiece, on the lateral surface of the workpiece at least one thread helix is formed, and
- an einem Endbereich des Werkstücks zumindest eine Vertiefung in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird.  - At least one recess is introduced into the lateral surface of the workpiece at an end region of the workpiece.
Die Erfindung betrifft ferner eine Betonschraube gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Eine solche Betonschraube ist ausgestattet mit einem Schaft und einem an der Mantelfläche des Schafts angeordneten Gewinde, wobei an einer Spitze des Schafts zumindest eine Schneidausnehmung in der Mantelfläche des Schafts vorgesehen ist.  The invention further relates to a concrete screw according to the preamble of claim 9. Such a concrete screw is equipped with a shaft and a thread arranged on the lateral surface of the shaft, wherein at least one cutting recess in the lateral surface of the shaft is provided on a tip of the shaft.
Ein gattungsgemässes Verfahren ist aus der US 201 1274516 A bekannt. Diese Schrift lehrt ein Herstellungsverfahren für eine Betonschraube, bei dem zunächst ein Gewinde an einem Schaft angeformt wird, und bei dem anschliessend mittels schräggestellter Fräsräder Kerben aus dem Schaft herausgefräst werden. Die ausgefrästen Kerben, welche ein Abbild der Fräsräder darstellen, werden von scharfen Kanten begrenzt. Wie beispielsweise in der EP 2 233 757 A2 erläutert ist, können diese Kanten als Schneidkanten dienen, die ein nicht ideal zylindrisches Bohrloch beim Eindrehen der Schraube aufweiten können, und die es daher ermöglichen können, Betonschrauben mit relativ grossem Kerndurchmesser und somit mit relativ hohen Traglasten zu setzen. A generic method is known from US 201 1274516 A. This document teaches a manufacturing method for a concrete screw, in which initially a thread is formed on a shaft, and are then milled out of the shaft by means of beveled cutting wheels notches. The milled notches, which represent an image of the cutting wheels are limited by sharp edges. As is explained, for example, in EP 2 233 757 A2, these edges can serve as cutting edges which can widen a not ideally cylindrical borehole when the screw is screwed in, and which therefore can enable concrete screws with a relatively large core diameter and thus with relatively high load capacities to put.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Schrauben, insbesondere für Betonschrauben, mit dem tragfähige und gut setzbare Schrauben besonders einfach und günstig herstellbar sind, sowie eine entsprechende Betonschraube anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben. The object of the invention is a production method for screws, especially for concrete screws, with the viable and easy to set screws are particularly easy and inexpensive to produce, and to provide a corresponding concrete screw. The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and by a screw having the features of claim 9. Preferred embodiments are given in the respective dependent claims.
Ein erfindungsgemässes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, A method according to the invention is characterized
dass der Vertiefung im Querschnitt des Werkstücks betrachtet ein vertiefungsfreier Bereich des Werkstücks diametral gegenüberliegt,  when viewed in the cross-section of the workpiece, the depression is diametrically opposed to a recess-free region of the workpiece.
dass zuerst die Vertiefung in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird und anschliessend die Gewindewendel an der Mantelfläche des Werkstücks angeformt wird, und  that the recess is first introduced into the lateral surface of the workpiece and then the thread helix is formed on the lateral surface of the workpiece, and
dass zumindest eines der Walzwerkzeuge, vorzugsweise beide Walzwerkzeuge, beim Gewindewalzprozess auch auf den Endbereich des Werkstücks mit der Vertiefung wirkt beziehungsweise wirken.  at least one of the rolling tools, preferably both rolling tools, also acts or acts on the end region of the workpiece with the depression during the thread rolling process.
Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Vertiefungen so anzuordnen, dass zumindest einer der Vertiefungen, vorzugsweise allen Vertiefungen, keine korrespondierende Vertiefung gegenüberliegt, so dass der Querschnitt des Werkstücks im Bereich der Vertiefungen asymmetrisch bezüglich einer Spiegelung an der Längsachse des Werkstücks ist. Demgemäss liegt zumindest einer der Vertiefungen, vorzugsweise allen Vertiefungen, jeweils ein vertiefungsfreier Bereich gegenüber, das heisst ein Bereich ohne Vertiefung, an welchem das Werkstück konvex, insbesondere zylindersegmentartig, ausgebildet ist und/oder ballig nach aussen vorsteht. Ein weiterer Grundgedanke kann darin gesehen werden, dass die derart angeordneten Vertiefungen beim Gewindewalzprozess überwalzt werden, das heisst dass zumindest eines, vorzugsweise beide gegenüberliegenden Walzwerkzeuge auch auf die unmittelbare Umgebung der Vertiefungen wirken. A first basic idea of the invention can be seen in arranging the recesses such that at least one of the recesses, preferably all recesses, does not face a corresponding recess, so that the cross section of the workpiece in the region of the recesses is asymmetrical with respect to a reflection on the longitudinal axis of the workpiece , Accordingly, at least one of the depressions, preferably all depressions, is in each case opposite a recess-free region, that is to say an area without depression, on which the workpiece is convex, in particular cylinder-segment-like, and / or protrudes spherically outward. Another basic idea can be seen in the fact that the recesses arranged in this way are rolled over during the thread rolling process, ie that at least one, preferably both opposed, rolling tools also act on the immediate surroundings of the recesses.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass es bei solch einer Verfahrensführung im Bereich der Vertiefungen und sogar in Axialrichtung über diesen Bereich hinausgehend zu einer Deformation des Schafts kommen kann, bei welcher ein einstmals kreisrunder Schaftquerschnitt mit einheitlicher Krümmung in einen unrunden Querschnitt mit variabler Krümmung überführt wird, insbesondere in einen Querschnitt, der einem Polygonzug angenähert ist. Weiter hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die resultierenden Schrauben bei guten Traglasten besonders gut setzbar sind. Die Ausbildung eines unrunden Querschnitts in der Umgebung der Vertiefungen kann unter Umständen darauf zurückzuführen sein, dass das freie Ende des Werkstücks, an dem die zumindest eine Vertiefung asymmetrisch vorgesehen ist, aufgrund der asymmetrischen Querschnittsausgestaltung beim Walzen eine Art Taumelbewegung durchführt, die sich eventuell im Laufe des Walzprozesses aufschaukeln kann. Die gute Setzbarkeit wiederum kann darauf zurückzuführen sein, dass bei der resultierenden Querschnittsform im Bereich der Spitze eine Reibung zwischen Schraubenkern und Bohrlochwand nur noch lokal auftritt, ohne dass die Fähigkeit der Schraube verloren geht, das Bohrloch aufzuweiten. It has surprisingly been found that with such a procedure in the region of the recesses and even in the axial direction beyond this range, a deformation of the shaft can occur in which a once circular shaft cross section with uniform curvature into a non-circular cross section with variable curvature is transferred, in particular in a cross section which is approximated to a polygon. Furthermore, it has surprisingly been found that the resulting screws can be set particularly well with good payloads. The formation of a non-circular cross-section in the vicinity of the recesses may be due to the fact that the free end of the workpiece on which the at least one recess is asymmetrically provided, due to the asymmetrical cross-sectional configuration during rolling a kind Performs wobbling, which may possibly rock during the rolling process. The good settability in turn may be due to the fact that in the resulting cross-sectional shape in the region of the tip friction between the screw core and the borehole wall only locally occurs without the ability of the screw is lost to widen the borehole.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird vorzugsweise eine Betonschraube hergestellt, also eine Schraube mit einem selbstschneidenden Gewinde, die unter Bildung eines Gegengewindes in ein Betonsubstrat eindrehbar ist. Geeigneterweise bildet die zumindest eine Gewindewendel, gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung, bei der fertigen Schraube das Gewinde, und/oder bildet die Vertiefung in der Mantelfläche des Werkstücks, gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung, bei der fertigen Schraube die Schneidausnehmung. Besonders geeignet ist die Erfindung zur Herstellung von Betonschrauben mit relativ dickem Schaft, also zum Beispiel für solche Schrauben, bei denen das Verhältnis des Aussendurchmessers des Gewindes zum Kerndurchmesser des Schafts 1 , 1 bis 1 ,4 beträgt. Das Werkstück und/oder die Schraube bestehen vorzugsweise aus einem Metallmaterial. The inventive method preferably produces a concrete screw, that is to say a screw with a self-tapping thread, which can be screwed into a concrete substrate to form a counter-thread. Suitably, the at least one thread helix, optionally after a post-processing, forms the thread in the finished screw, and / or forms the depression in the lateral surface of the workpiece, optionally after a post-processing, in the finished screw the cutting recess. The invention is particularly suitable for the production of concrete screws with a relatively thick shaft, that is, for example, for such screws in which the ratio of the outer diameter of the thread to the core diameter of the shaft 1, 1 to 1, 4. The workpiece and / or the screw are preferably made of a metal material.
Zweckmässigerweise weist der Schaft und/oder das Werkstück zumindest bereichsweise eine zylindrische Mantelfläche auf. Unter der Spitze des Schafts kann insbesondere das Ende des Schafts verstanden werden, welches bei der bestimmungsgemässen Verwendung der Schraube zuerst in das Substrat eingebracht wird, also der Bereich, an dem das selbstschneidende Gewinde anfängt. Unter der Mantelfläche kann definitionsgemäss insbesondere diejenige Aussenoberfläche verstanden werden, welche eine hülsenartige Form hat. Conveniently, the shaft and / or the workpiece at least partially on a cylindrical outer surface. Under the tip of the shaft, in particular, the end of the shaft can be understood, which is first introduced in the intended use of the screw in the substrate, ie the area where the self-tapping thread begins. By definition, the outer surface can be understood as meaning, in particular, that outer surface which has a sleeve-like shape.
Besonders zweckmässig ist es, dass das Drahtstück, von welchem das erfindungsgemässe Verfahren ausgeht, einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Vorzugsweise ist das Drahtstück zylindrisch, besonders bevorzugt kreiszylindrisch, insbesondere in Form eines geraden Kreiszylinders ausgebildet. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand weiter verringert werden, insbesondere weil wegen der hohen Symmetrie eine Ausrichtung des Werkstücks entfallen kann. It is particularly expedient that the piece of wire, from which the inventive method proceeds, has a circular cross-section. Preferably, the piece of wire is cylindrical, more preferably circular cylindrical, in particular in the form of a straight circular cylinder. As a result, the production cost can be further reduced, in particular because an alignment of the workpiece can be omitted because of the high symmetry.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine ungerade Zahl von Vertiefungen in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird, insbesondere zumindest drei Vertiefungen, vorzugsweise genau drei Vertiefungen. Hierdurch kann die erfindungsgemäss asymmetrische Ausgangsform für das Gewindewalzen fertigungstechnisch besonders einfach erhalten werden. Vorzugsweise sind drei Vertiefungen vorgesehen. Hierdurch können Vertiefungen mit relativ grosser Öffnung realisiert werden, die das beim Schneiden anfallende Gesteinsmehl besonders gut aufnehmen können. Furthermore, it is advantageous that an odd number of depressions are introduced into the lateral surface of the workpiece, in particular at least three depressions, preferably exactly three depressions. As a result, the inventive asymmetric starting shape for thread rolling production technology can be obtained particularly easily. Preferably, three recesses are provided. This can wells with relatively larger Opening can be realized, which can absorb the incurred during cutting rock flour particularly well.
Sofern mehrere Vertiefungen vorgesehen werden, ist es besonders vorteilhaft, dass die Vertiefungen im Querschnitt des Werkstücks betrachtet äquidistant angeordnet werden. Insbesondere kann das Werkstück, zumindest zeitlich unmittelbar vor dem Gewindewalzprozess, an den Vertiefungen eine drehsymmetrische Querschnittsform aufweisen, also eine Form, bei der eine Drehung der Querschnittsform um einen gewissen Wnkel die Querschnittsform wieder mit sich selbst zur Deckung bringt. Vorzugsweise ist eine dreizählige Drehsymmetrie vorgesehen. Durch diese Ausführungsvarianten kann der Herstellungsaufwand noch weiter verringert und/oder die Setzbarkeit und/oder Lastaufnahme bei der fertigen Schraube noch weiter verbessert werden. If a plurality of depressions are provided, it is particularly advantageous for the depressions to be arranged equidistantly in the cross section of the workpiece. In particular, the workpiece, at least in time immediately before the thread rolling process, at the recesses have a rotationally symmetrical cross-sectional shape, ie a shape in which a rotation of the cross-sectional shape brings about a certain Wnkel the cross-sectional shape with itself to cover. Preferably, a threefold rotational symmetry is provided. By these embodiments, the production cost can be reduced even further and / or the settability and / or load bearing in the finished screw can be further improved.
Vorzugsweise ist der Gewindewalzprozess ein Flachbacken-Walzprozess, bei dem zwei Walzbacken, die linear zueinander bewegt werden, als Walzwerkzeuge auf das Werkstück wirken. Hierdurch ist eine besonders günstige und effiziente Prozessführung möglich und der erfindungsgemässe Effekt, aufgrund dessen beim Gewindewalzen ein bereichsweise unrunder Querschnitt erzeugt wird, kann besonders ausgeprägt sein. Die beiden Walzwerkzeuge wirken erfindungsgemäss auf diametral gegenüberliegende Seiten des Werkstücks. Die Walzwerkzeuge versetzen das Werkstück in einer Werkstück-Walzdrehrichtung in Drehung. Preferably, the thread rolling process is a flat-die rolling process in which two dies, which are moved linearly with each other, act as rolling tools on the workpiece. As a result, a particularly favorable and efficient process control is possible and the inventive effect, due to which a partially non-circular cross section is produced during thread rolling, may be particularly pronounced. The two rolling tools act according to the invention on diametrically opposite sides of the workpiece. The rolling tools rotate the workpiece in a workpiece rolling direction.
Eine zweckmässige Ausgestaltung liegt darin, dass die Vertiefung durch Umformen, insbesondere Kaltumformen, in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird, also durch einen spanlosen Fertigungsprozess, bei dem das Werkstück plastisch und unter Beibehaltung seiner Masse und seines Zusammenhalts bleibend in seiner Form geändert wird. Ein solcher spanloser Umformprozess kann besonders einfach in die Fertigungssequenz der Schraube integriert und mit anderen Schritten kombiniert werden. Darüber hinaus kann es bei einem Kaltumformprozess unter Umständen zu einer lokalen Kaltverfestigung kommen, die den zur unrunden Spitzenform führenden Mechanismus noch verstärken kann. An expedient embodiment is that the recess by forming, in particular cold forming, is introduced into the lateral surface of the workpiece, ie by a non-cutting production process in which the workpiece is changed plastically while retaining its mass and cohesion in its permanent shape. Such a chipless forming process can be particularly easily integrated into the manufacturing sequence of the screw and combined with other steps. In addition, in a cold forming process, there may be some local strain hardening which may exacerbate the non-round tip shape mechanism.
Die Vertiefung wird erfindungsgemäss in einem Endbereich des Werkstücks in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht. Es ist zweckmässig, dass die Vertiefung zur Stirnseite des Werkstücks hin offen ist. Eine nach vorne hin offene Ausgestaltung der Vertiefung kann den erfindungsgemässen Effekt, aufgrund dessen beim Gewindewalzen ein bereichsweise unrunder Querschnitt erzeugt wird, weiter unterstützen. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung eine besonders einfache Fertigung mittels einer Matrize. Demgemäss ist es besonders vorteilhaft, dass die Schneidausnehmung zur Stirnseite der Schraube hin offen ist. Die Vertiefung und somit die Schneidausnehmung befindet sich vorzugsweise im Spitzenbereich des Werkstücks beziehungsweise der Schraube. According to the invention, the depression is introduced into the lateral surface of the workpiece in an end region of the workpiece. It is expedient that the recess is open towards the end side of the workpiece. An open towards the front configuration of the depression, the inventive effect, due to the thread rolling a partially non-circular cross section is generated, further support. In addition, this embodiment allows a particularly simple production by means of a die. Accordingly, it is particularly advantageous that the cutting recess is open towards the end side of the screw. The recess and thus the cutting recess is preferably located in the tip region of the workpiece or the screw.
Es ist vorteilhaft, dass die Vertiefung durch Druckumformen, insbesondere durch Fliesspressen, eingebracht wird. Dies kann im Hinblick auf den Fertigungsaufwand vorteilhaft sein. Definitionsgemäss wird unter einem Druckumformprozess ein Umformen bei vorherrschender Druckbeanspruchung verstanden. Zum Einbringen der Vertiefung wird das Werkstück geeigneterweise in oder durch eine Matrize gepresst. It is advantageous that the recess is introduced by pressure forming, in particular by extrusion. This can be advantageous in terms of manufacturing costs. By definition, a pressure forming process is understood as forming under the prevailing compressive stress. For inserting the recess, the workpiece is suitably pressed into or through a die.
Besonders zweckmässig ist es, dass die Schraube einen gegenüber dem Schaft verbreiterten Schraubenkopf aufweist. Dieser Schraubenkopf kann zur drehfesten Kopplung mit einem Setzwerkzeug dienen. Der Schraubenkopf kann zur drehfesten Kopplung mit einem Setzwerkzeug beispielsweise eine Polygonalstruktur, vorzugsweise einen Aussensechskant, aufweisen. It is particularly expedient that the screw has a widened compared to the shaft screw head. This screw head can serve for rotationally fixed coupling with a setting tool. The screw head can for non-rotatable coupling with a setting tool, for example, a polygonal structure, preferably an external hexagon, have.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass das Werkstück gestaucht und dabei eine endseitige Verdickung gefertigt wird. Die endseitige Verdickung kann zum Schraubenkopf der fertigen Schraube geformt werden oder schon unmittelbar den Schraubenkopf bilden. In this context, it is advantageous that the workpiece is compressed while an end thickening is made. The end-side thickening can be formed to the screw head of the finished screw or already directly form the screw head.
Der Fertigungsaufwand kann dadurch reduziert werden, dass die endseitige Verdickung zeitgleich mit dem Einbringen der Vertiefung in die Mantelfläche des Werkstücks gefertigt oder umgeformt wird. Hierzu kann mit einem Stempel eine Axialkraft auf das Ende des Werkstücks aufgebracht werden, an dem die Verdickung geformt wird, wobei die Axialkraft das Werkstück in eine Matrize treibt, welche die Vertiefung formt. The production costs can be reduced by making or modifying the end-side thickening at the same time as the introduction of the depression into the lateral surface of the workpiece. For this purpose, an axial force can be applied to the end of the workpiece with a punch, on which the thickening is formed, wherein the axial force drives the workpiece in a die, which forms the recess.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass die Vertiefung, welche in die Mantelfläche des Werkstücks eingebracht wird, im Querschnitt des Werkstücks betrachtet asymmetrisch ist. Insbesondere kann die Vertiefung zur Radialrichtung der Schraube asymmetrisch sein. Durch die asymmetrische Ausgestaltung kann der Umformwiderstand beim Anformen der Vertiefung reduziert werden, ohne dass es zu wesentlichen Funktionseinbussen der fertigen Schraube kommt. An advantageous embodiment of the inventive method is that the recess, which is introduced into the lateral surface of the workpiece, viewed in cross-section of the workpiece is asymmetrical. In particular, the recess may be asymmetrical with respect to the radial direction of the screw. As a result of the asymmetrical design, the deformation resistance during molding of the depression can be reduced without there being any significant loss of function of the finished screw.
Besonders bevorzugt ist es, dass eine in Werkstück-Walzdrehrichtung vorauslaufende Flanke der Vertiefung steiler bezüglich der Mantelfläche des Werkstücks verläuft als eine in Werkstück-Walzdrehrichtung nachlaufende Flanke der Vertiefung. Der hieraus resultierende asymmetrische Materialfluss kann den Effekt, der zum unrunden Querschnitt im Spitzenbereich führt, noch verstärken. Unter der Werkstück-Walzdrehrichtung wird die Drehrichtung verstanden, in welche das Werkstück im Gewindewalzprozess von den beiden Walzwerkzeugen in Drehung versetzt wird. It is particularly preferred that a flank of the recess leading in the workpiece rolling direction of rotation runs steeper with respect to the lateral surface of the workpiece than a flank of the recess trailing in the workpiece rolling direction of rotation. The resulting asymmetric material flow can increase the effect that leads to the non-circular cross-section in the tip area, even more. Under the workpiece rolling direction, the direction of rotation becomes understood, in which the workpiece is set in the thread rolling process of the two rolling tools in rotation.
Eine erfindungsgemässe Betonschraube ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft in einem Spitzenbereich, welcher sich axial näher an der Spitze der Betonschraube befindet als ein Mittelbereich, eine grössere Rundheitsabweichung im Querschnitt des Schafts aufweist als im Mittelbereich. Wie auch schon oben erläutert kann durch eine solche Form eine gute Schneidwirkung bei geringer Reibung und somit eine gute Setzbarkeit bei zugleich hohen Traglasten erreicht werden. Beispielsweise kann der Schaft im Mittelbereich einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und im Spitzenbereich einen Querschnitt, der einem balligen Polygon angenähert ist. Unter der Rundheitsabweichung kann insbesondere die mittlere oder die maximale Abweichung von einer idealen Kreisform verstanden werden. A concrete screw according to the invention is characterized in that the shank in a tip region which is axially closer to the tip of the concrete screw than a central region, has a greater roundness deviation in the cross section of the shank than in the middle region. As already explained above, such a shape can achieve a good cutting effect with low friction and thus a good settability with simultaneously high payloads. For example, the shaft may have a circular cross-section in the middle region and a cross-section in the tip region that approximates a convex polygon. The roundness deviation can be understood in particular as the mean or the maximum deviation from an ideal circular shape.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Schaft im Spitzenbereich eine ungerade Zahl von Krümmungsmaxima im Querschnitt des Schafts aufweist, insbesondere zumindest drei Krümmungsmaxima, vorzugsweise genau drei Krümmungsmaxima. Hierdurch kann eine besonders einfache Fertigung in einem erfindungsgemässen Verfahren gegeben sein. Vorzugsweise weist die Schraube eine ungerade Zahl von Schneidausnehmungen auf, insbesondere zumindest drei Schneidausnehmungen, vorzugsweise genau drei Schneidausnehmungen. It is particularly preferred that the shaft in the tip region has an odd number of maximum curvatures in the cross section of the shaft, in particular at least three curvature maxima, preferably exactly three curvature maxima. In this way, a particularly simple production can be given in a method according to the invention. Preferably, the screw has an odd number of cutting recesses, in particular at least three cutting recesses, preferably exactly three cutting recesses.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass sich der Spitzenbereich mit der gegenüber dem Mittelbereich grösseren Rundheitsabweichung axial über die Schneidausnehmung hinaus erstreckt. Gemäss dieser Ausführungsform erstreckt sich der unrunde Spitzenbereich insbesondere weiter von der Schraubenspitze weg und/oder weiter zum Schraubenkopf hin als die Schneidausnehmung. Hierdurch kann die Setzbarkeit weiter verbessert werden. Diese Ausführungsform kann berücksichtigen, dass die Schneidwirkung häufig auf das Ende der Schneidausnehmung konzentriert ist, wohingegen die unrunde Form auf ihrer gesamten Länge in der Lage sein kann, anfallendes Betonmehl aufzunehmen. Furthermore, it is preferable for the tip region to extend axially beyond the cutting recess with the roundness deviation which is greater than the middle region. According to this embodiment, the non-circular tip region extends further away from the screw tip and / or further towards the screw head than the cutting groove. As a result, the settability can be further improved. This embodiment can take into account that the cutting action is often concentrated on the end of the cutting recess, whereas the non-round shape over its entire length may be able to pick up accumulated concrete flour.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Schraube genannte Merkmale können auch beim erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommen, wie umgekehrt im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren genannte Merkmale auch bei der erfindungsgemässen Schraube verwendet werden können. Vorzugsweise kann eine erfindungsgemässe Betonschraube in einem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt sein. Soweit im Zusammenhang mit der Erfindung vom Querschnitt des Schafts die Rede ist, soll sich dies insbesondere auf den Querschnitt ausschliesslich des Schafts beziehen. Das Gewinde und die Schneidausnehmung gehören in der Definition dieses Textes bevorzugt nicht zum Schaft, das heisst das Gewinde und die Schneidausnehmung können im Sinne der Erfindung bei der Betrachtung des Schaftquerschnitts unbeachtlich sein und der Schaftquerschnitt ist in diesen Bereichen zu interpolieren. Unter einem Querschnitt kann insbesondere ein Schnitt senkrecht zur Längsachse des Werkstücks und/oder der Schraube verstanden werden. The features mentioned in connection with the screw according to the invention can also be used in the method according to the invention, as, conversely, features mentioned in connection with the method according to the invention can also be used in the screw according to the invention. Preferably, a concrete screw according to the invention can be produced in a method according to the invention. As far as in connection with the invention of the cross section of the shaft is mentioned, this should refer in particular to the cross section exclusively of the shaft. The thread and the cutting recess in the definition of this text preferably do not belong to the shank, that is to say the thread and the cutting recess can be irrelevant in the sense of the invention when considering the shank cross section and the shank cross section is to be interpolated in these areas. A cross-section can be understood in particular as a section perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece and / or the screw.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, wobei einzelne Merkmale der nachfolgend gezeigten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Erfindung einzeln oder in beliebiger Kombination realisiert werden können. In den Figuren zeigen schematisch: The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments, which are shown schematically in the accompanying figures, wherein individual features of the embodiments shown below in connection with the invention individually or in any combination can be realized. In the figures show schematically:
Figuren 1 bis 5: ein Werkstück in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während der Fertigungssequenz einer ersten Ausführungsform eines erfindungs- gemässen Verfahrens, in Figuren 1 bis 4 in Seitenansicht und in Figur 5 in perspektivischer Darstellung, wobei Figur 5 eine erfindungsgemässe Betonschraube als Endprodukt zeigt; Figures 1 to 5: a workpiece in different successive stages during the manufacturing sequence of a first embodiment of a method according to the invention, in Figures 1 to 4 in side view and in Figure 5 in perspective view, Figure 5 shows a concrete screw according to the invention as a final product;
Figur 6: eine perspektivische Darstellung der Betonschraube aus Figur 5 unter einem anderen Blickwinkel; FIG. 6 shows a perspective view of the concrete screw from FIG. 5 from a different angle;
Figur 7: die Walzbackenanordnung aus Figur 4 in perspektivischer Darstellung, wobei der Übersichtlichkeit halber die endseitige Verdickung, welche den Schraubenkopf bildet, nicht dargestellt ist; FIG. 7 shows the rolling jaw arrangement from FIG. 4 in a perspective view, wherein for the sake of clarity the end-side thickening, which forms the screw head, is not shown;
Figur 8: die Walzbackenanordnung aus Figur 4 in schematischer Querschnittsansicht; FIG. 8: the rolling jaw arrangement from FIG. 4 in a schematic cross-sectional view;
Figuren 9 bis 1 1 : gemessene Querschnitte einer Betonschraube, die in einem erfindungs- gemässen Verfahren hergestellt wurde, an verschiedenen Axialpositionen längs des Schafts zur Verdeutlichung des unrunden Querschnitts im Spitzenbereich; und FIGS. 9 to 11: measured cross sections of a concrete screw, which was produced in a method according to the invention, at different axial positions along the shaft to illustrate the non-circular cross section in the tip region; and
Figur 12: gemessene Rundheitsabweichungen von Schäften zweier Betonschrauben über dem Abstand von der jeweiligen Schraubenspitze, wobei das obere Punktediagramm mit den Dreieckspunkten eine Betonschraube mit drei Schneidausnehmungen repräsentiert, die in einem erfindungsgemäs- sen Verfahren hergestellt wurde, und das untere Punktediagramm mit den Viereckspunkten eine Betonschraube mit vier Schneidausnehmungen. FIG. 12: measured roundness deviations of shanks of two concrete screws over the distance from the respective screw tip, wherein FIG The upper point diagram with the triangular points represents a concrete screw with three cutting recesses, which was produced in a method according to the invention, and the lower point diagram with the square points a concrete screw with four cutting recesses.
Die Figuren 1 bis 8 illustrieren ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Verfahrens, wobei die Figuren 1 bis 5 eine Stadienfolge vom unbearbeiteten Drahtstück (Figur 1) bis hin zum fertigen Endprodukt (Figur 5) zeigen. FIGS. 1 to 8 illustrate a first exemplary embodiment of a method according to the invention, wherein FIGS. 1 to 5 show a sequence of stages from the unprocessed wire piece (FIG. 1) to the finished end product (FIG. 5).
Wie Figur 1 zeigt, beginnt das Verfahren damit, dass ein gerades Stück Metalldraht als Werkstück 1 1 bereitgestellt wird. As FIG. 1 shows, the method begins with the provision of a straight piece of metal wire as the workpiece 11.
Im folgenden Verfahrensschritt wird an einem Ende des Werkstücks 11 eine Verdickung 19 mit einer Aussensechskantstruktur angestaucht und dabei das in Figur 2 gezeigte Vorprodukt erhalten. In the following method step, a thickening 19 with an external hexagonal structure is upset at one end of the workpiece 11, thereby obtaining the precursor shown in FIG.
Im nächsten Verfahrensschritt wird die Verdickung 19 weiter zu einem Schraubenkopf 39 umgeformt. Im selben Verfahrensschritt werden an dem Ende des Werkstücks 11 , welches der Verdickung 19 entgegengesetzt ist, mittels eines Umformprozesses drei Vertiefungen 16 in die Zylindermantelfläche des Werkstücks 11 eingeformt, beispielsweise indem das Ende des Werkstücks 1 1 , welches der Verdickung 19 entgegengesetzt ist, in eine Matrize einge- presst wird. Das hierbei erhaltene Zwischenprodukt ist in Figur 3, 4 und 8 dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind werden drei Vertiefungen 16, 16', 16" vorgesehen, die im Querschnitt des Schafts äquidistant angeordnet sind (vgl. Fig. 8). In the next process step, the thickening 19 is further formed into a screw head 39. In the same process step, three recesses 16 are formed in the cylinder jacket surface of the workpiece 11 at the end of the workpiece 11, which is opposite to the thickening 19 by means of a forming process, for example by the end of the workpiece 1 1, which is opposite to the thickening 19, in a Die is pressed. The intermediate product obtained in this case is shown in FIGS. 3, 4 and 8. In the present exemplary embodiment, three depressions 16, 16 ', 16 "are provided, which are arranged equidistantly in the cross section of the shank (compare FIG. 8).
Sodann wird das Werkstück 1 1 , wie in den Figuren 4, 7 und 8 gezeigt, zwischen zwei Walzwerkzeuge 61 und 62 eingebracht, welche als profilierte Gewindewalzbacken ausgebildet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Walzwerkzeug 61 ortsfest, wohingegen das zweite Walzwerkzeug 62 in Richtung des Pfeils von Figur 7 linear bewegt wird. Hierdurch wird das Werkstück 1 1 in der in den Figuren 4, 7 und 8 mit einem Pfeil dargestellten Werkstück-Walzdrehrichtung in Drehung versetzt. Then, the workpiece 1 1, as shown in Figures 4, 7 and 8, introduced between two rolling tools 61 and 62, which are formed as profiled thread rolling jaws. In the illustrated embodiment, the first rolling tool 61 is stationary, whereas the second rolling tool 62 is linearly moved in the direction of the arrow of FIG. As a result, the workpiece 1 1 is rotated in the workpiece rolling direction of rotation shown in FIGS. 4, 7 and 8 with an arrow.
Mittels der Walzwerkzeuge 61 und 62 wird an der Zylindermantelfläche des Werkstücks 11 eine Gewindewendel 13 oder auch mehrere Gewindewendeln angeformt. Wie insbesondere die Figuren 4 und 8 zeigen, wirken die Walzwerkzeuge 61 und 62 dabei auch auf den Bereich des Werkstücks 1 1 , in welchem sich die Vertiefungen 16 befinden. Das beim Walzen erhaltene Produkt ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Das in den Figuren 5 und 6 gezeigte Stadium stellt zugleich das Endprodukt dar. Beim Endprodukt, d.h. bei der Schraube, bildet die Verdickung 19 den Schraubenkopf 39 und die Gewindewendel 13 das Gewinde 33 der Schraube. Die drei umgeformten Vertiefungen 16 bilden drei Schneidausnehmungen 36 im Schaft 31. By means of the rolling tools 61 and 62, a thread turn 13 or even several thread helices is formed on the cylinder jacket surface of the workpiece 11. As shown particularly in FIGS. 4 and 8, the rolling tools 61 and 62 also act on the region of the workpiece 11 in which the depressions 16 are located. The product obtained during rolling is shown in FIGS. 5 and 6. The shown in Figures 5 and 6 Stage represents at the same time the final product. In the end product, ie the screw, the thickening 19 forms the screw head 39 and the thread turn 13 forms the thread 33 of the screw. The three deformed depressions 16 form three cutting recesses 36 in the shaft 31.
Wie die Figuren 5 und 6 zeigen, kann mittels des erfindungsgemässen Verfahrens eine er- findungsgemässe Schraube mit einem längs der Schraube variierenden Schaftquerschnitt erhalten werden. Hierbei weist der Schaft 31 in einem axialen Mittelbereich 77 einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. In einem Spitzenbereich 78 hingegen, der von der Spitze der Schraube ausgeht und/oder der sich auf der dem Schraubenkopf 39 entgegengesetzten Seite des Mittelbereichs 77 befindet, hat der Schaft 31 einen unrunden Querschnitt, das heisst die Krümmung der Schaftquerschnitte ist dort im jeweiligen Schaftquerschnitt nicht konstant, sondern ändert sich in Umfangsrichtung. As FIGS. 5 and 6 show, a screw according to the invention with a shaft cross-section varying along the screw can be obtained by means of the method according to the invention. In this case, the shaft 31 has an essentially circular cross-section in an axial middle region 77. In contrast, in a tip region 78, which starts from the tip of the screw and / or is located on the side of the central region 77 opposite the screw head 39, the shank 31 has a non-circular cross section, that is to say the curvature of the shank cross sections is not there in the respective shank cross section constant, but changes in the circumferential direction.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen mit durchgezogener Linie Schaftquerschnitte im Spitzenbereich, die an einer realen Schraube gemessen wurden, sowie mit Punktlinie eine theoretische Kreisform. Figur 9 zeigt dabei den Querschnitt im Abstand von 6 mm, Figur 10 im Abstand von 12 mm und Figur 1 1 im Abstand von 15 mm von der Spitze der Schraube, das heisst der Schnitt von Figur 11 wurde näher am Schraubenkopf gemessen als der Schnitt von Figur 9. Bei der Herstellung der gemessenen Schraube wurden entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 8 vor dem Gewindewalzschritt drei äquidistant angeordnete Vertiefungen 16, 16', 16" in die Mantelfläche des Werkstücks 1 1 eingebracht. Wie die Figuren 9 bis 1 1 zeigen, weist der gemessene Schaftquerschnitt im Spitzenbereich von einer Kreisform ab. Dabei hat der Schaftquerschnitt (ohne Gewinde und Schneidausnehmungen) eine an ein Dreieck angenäherte Form, mit drei Krümmungsmaxima und drei Krümmungsminima, ähnlich einem Reuleaux-Dreieck. Diese unrunde Form findet sich auch in dem Teil des Spitzenbereichs, der so weit weg von der Spitze ist, dass dort keine Schneidausnehmungen mehr vorhanden sind (siehe Figuren 10 und 1 1 ). FIGS. 9 to 11 show a solid line of shank cross sections in the tip region, which were measured on a real screw, and a dotted line of a theoretical circular shape. Figure 9 shows the cross section at a distance of 6 mm, Figure 10 at a distance of 12 mm and Figure 1 1 at a distance of 15 mm from the top of the screw, that is, the section of Figure 11 was measured closer to the screw head than the section of FIG. 9. In the production of the measured screw, according to the exemplary embodiment of FIGS. 1 to 8, three equidistantly arranged depressions 16, 16 ', 16 "were introduced into the jacket surface of the workpiece 11 prior to the thread rolling step, as FIGS. The shank cross-section (without threads and cutting recesses) has a shape approximating a triangle, with three maxima of curvature and three minimum curvatures, similar to a Reuleaux triangle.This non-circular shape is also found in the part of the tip region that is so far away from the tip that there are no longer any cutting recesses (see Figures 10 and 11).
Im Diagramm der Figur 12 ist die gemessene Rundheitsabweichung Ar, also die Abweichung von einer idealen Kreisform, in mm über dem Abstand d in mm von der Schraubenspitze aufgetragen, und zwar einmal von der Schraube der Figuren 9 bis 1 1 , welche mit drei äqui- distanten Vertiefungen gefertigt wurden (oberes Punktediagramm„3CE", mit Dreieckspunkten dargestellt), und zum zweiten von einer Schraube, die in analoger Weise, aber mit vier äquidistanten Vertiefungen gefertigt wurden (unteres Punktediagramm„4CE", mit Viereckspunkten dargestellt). Wie Figur 12 zeigt, ist der Schaft der Schraube mit drei Vertiefungen im Spitzenbereich ausgeprägt unrund, und nähert erst mit zunehmendem Abstand von der Spit- ze an einen Kreisquerschnitt an, wohingegen die Schraube mit vier Vertiefungen überall einen nahezu kreisrunden Schaftquerschnitt hat. In the diagram of FIG. 12, the measured roundness deviation Ar, that is to say the deviation from an ideal circular shape, is plotted in mm over the distance d in mm from the screw tip, once by the screw of FIGS. 9 to 11, which corresponds to three equations. and the second of a screw made in analogous fashion but with four equidistant recesses (lower point diagram "4CE", shown with square dots). As shown in FIG. 12, the shank of the screw with three depressions in the tip region is pronounced non-circular, and only approaches with increasing distance from the tip. ze to a circular cross-section, whereas the screw with four wells everywhere has a nearly circular shaft cross-section.
Wie die Figuren 10 und 11 sowie die Figuren 5 und 6 zeigen, erstreckt sich der Spitzenbereich 78 mit dem unrunden Querschnitt axial weiter zum Schraubenkopf 39 hin als die Schneidausnehmungen 36. As FIGS. 10 and 11 and FIGS. 5 and 6 show, the tip region 78 with the non-circular cross-section extends axially further towards the screw head 39 than the cutting recesses 36.
Ein möglicher Mechanismus, der zu der beobachteten örtlich unrunden Schaftform bei ungerader Vertiefungszahl führen kann, ist in Figur 8 erkennbar. Wie Figur 8 zeigt, liegt aufgrund der äquidistanten Anordnung und der ungeraden Anzahl jeder der drei Vertiefungen 16, 16' und 16" im Querschnitt des Werkstücks 11 betrachtet jeweils ein vertiefungsfreier Bereich 96, 96' beziehungsweise 96" gegenüber. In dem in Figur 8 dargestellten Momentzustand wirkt die Walzbacke 62 auf den vertiefungsfreien Bereich 96. Diametral gegenüberliegend zum vertiefungsfreien Bereich 96 ist die Vertiefung 16 im Werkstück 11 angeordnet. Aufgrund dieser Vertiefung 16 bewirkt die gegenüberliegende Walzbacke 61 keinen Gegendruck, was dazu führen kann, dass das Werkstück 1 1 an seiner Spitze nach unten zur Walzbacke 61 hin gebogen wird und sich somit sein Zentrum verschiebt. Dies kann eine Art Taumelbewegung im Spitzenbereich bewirken, die zur beobachteten Verformung führen kann. A possible mechanism that can lead to the observed locally out-of-round shaft shape with an odd number of indentations can be seen in FIG. As FIG. 8 shows, due to the equidistant arrangement and the odd number, each of the three depressions 16, 16 'and 16 ", viewed in cross-section of the workpiece 11, faces in each case a recess-free region 96, 96' or 96". In the instantaneous state shown in FIG. 8, the rolling jaw 62 acts on the depression-free region 96. Diametrically opposite the recess-free region 96, the depression 16 is arranged in the workpiece 11. Due to this recess 16 causes the opposite rolling jaw 61 no back pressure, which can cause the workpiece 1 1 is bent at its tip down to the rolling jaw 61 out and thus shifts its center. This can cause a kind of wobble in the tip area, which can lead to the observed deformation.
Wie in Figur 8 am Beispiel der ersten Vertiefung 16 gezeigt ist, können die Vertiefungen 16, 16', 16" im Mantel des Werkstücks 11 auch im Querschnitt des Werkstücks 11 asymmetrisch sein. Insbesondere kann diejenige Flanke 17 der ersten Vertiefung 16, welche in der Werkstück-Walzdrehrichtung vorausläuft, steiler ausgeführt sein als die gegenüberliegende Flanke 18 der ersten Vertiefung 16. 8, the depressions 16, 16 ', 16 "in the jacket of the workpiece 11 can also be asymmetric in the cross section of the workpiece 11. In particular, the flank 17 of the first depression 16, which can be seen in FIG Workpiece Walzdrehrichtung precedes, be made steeper than the opposite edge 18 of the first recess 16th
Die Eindrehrichtung der Gewindewendel 13 beziehungsweise des Gewindes 33 ist in Figur 5 mit einem Pfeil gezeigt. Sie kann insbesondere der Werkstück-Walzdrehrichtung beim Gewindewalzen (siehe Pfeil in Figuren 4, 7 und 8) entgegengerichtet sein. The insertion direction of the threaded coil 13 and the thread 33 is shown in Figure 5 with an arrow. In particular, it can be directed counter to the workpiece rolling direction of rotation during thread rolling (see arrow in FIGS. 4, 7 and 8).

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen einer Schraube, insbesondere einer Betonschraube, mit einem Schaft (31) und einem an der Mantelfläche des Schafts (31) angeordneten Gewinde (33), wobei an einer Spitze des Schafts (31) zumindest eine Schneidausneh- mung (36) in der Mantelfläche des Schafts (31) vorgesehen ist, bei dem 1. A method for producing a screw, in particular a concrete screw, with a shaft (31) and a on the lateral surface of the shaft (31) arranged thread (33), wherein at a tip of the shaft (31) at least one Schneidausneh- tion (36 ) is provided in the lateral surface of the shaft (31), in which
- ein Drahtstück als Werkstück (11 ) bereitgestellt wird,  a piece of wire is provided as a workpiece (11),
- in einem Gewindewalzprozess, in welchem zwei profilierte Walzwerkzeuge (61, 62) auf das Werkstück (11) wirken, an der Mantelfläche des Werkstücks (11) zumindest eine Gewindewendel (13) angeformt wird, und  - In a thread rolling process, in which two profiled rolling tools (61, 62) act on the workpiece (11), on the lateral surface of the workpiece (11) at least one thread helix (13) is formed, and
- an einem Endbereich des Werkstücks (11) zumindest eine Vertiefung (16) in die Mantelfläche des Werkstücks (11) eingebracht wird,  - At least one recess (16) is introduced into the lateral surface of the workpiece (11) at one end region of the workpiece (11),
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
- dass der Vertiefung (16) im Querschnitt des Werkstücks (11) betrachtet ein vertiefungsfreier Bereich (96) des Werkstücks (11) diametral gegenüberliegt,  - that the recess (16) in the cross section of the workpiece (11) viewed a diametrically opposite a recess-free region (96) of the workpiece (11),
- dass zuerst die Vertiefung (16) in die Mantelfläche des Werkstücks (11) eingebracht wird und anschliessend die Gewindewendel (13) an der Mantelfläche des Werkstücks (11) angeformt wird, und  - That first the recess (16) is introduced into the lateral surface of the workpiece (11) and then the thread helix (13) on the lateral surface of the workpiece (11) is formed, and
- dass zumindest eines der Walzwerkzeuge (61 , 62) beim Gewindewalzprozess auch auf den Endbereich des Werkstücks (11) mit der Vertiefung (16) wirkt.  - That at least one of the rolling tools (61, 62) in the thread rolling process also on the end region of the workpiece (11) with the recess (16) acts.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass eine ungerade Zahl von Vertiefungen (16) in die Mantelfläche des Werkstücks (11) eingebracht wird, vorzugsweise drei Vertiefungen (16).  that an odd number of recesses (16) in the lateral surface of the workpiece (11) is introduced, preferably three recesses (16).
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass die Vertiefungen (16) im Querschnitt des Werkstücks betrachtet äquidistant angeordnet werden, und/oder  that the recesses (16) are arranged equidistantly in the cross-section of the workpiece, and / or
dass das Werkstück (11) an den Vertiefungen (16) eine drehsymmetrische Querschnittsform aufweist. the workpiece (11) has a rotationally symmetrical cross-sectional shape at the recesses (16).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass der Gewindewalzprozess ein Flachbacken-Walzprozess ist, bei dem zwei Walzbacken, die linear zueinander bewegt werden, als Walzwerkzeuge (61, 62) auf das Werkstück (11) wirken.  the thread rolling process is a flat-die rolling process in which two dies, which are moved linearly with respect to each other, act as rolling dies (61, 62) on the workpiece (11).
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass die Vertiefung (16) durch Umformen in die Mantelfläche des Werkstücks (11) eingebracht wird.  that the depression (16) is introduced by forming into the lateral surface of the workpiece (11).
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass die Vertiefung (16) zur Stirnseite des Werkstücks (11) hin offen ist und/oder dass die Vertiefung (16) durch Fliesspressen eingebracht wird.  that the depression (16) is open towards the end face of the workpiece (11) and / or that the depression (16) is introduced by extrusion.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass die Schraube einen gegenüber dem Schaft (31) verbreiterten Schraubenkopf (39) aufweist, und  that the screw has a widened with respect to the shaft (31) screw head (39), and
dass das Werkstück (11) gestaucht und dabei eine endseitige Verdickung (19) gefertigt wird,  that the workpiece (11) is compressed and thereby an end-side thickening (19) is produced,
wobei vorzugsweise die endseitige Verdickung (19) zeitgleich mit dem Einbringen der Vertiefung (16) in die Mantelfläche des Werkstücks (11) gefertigt oder umgeformt wird.  wherein preferably the end-side thickening (19) at the same time as the introduction of the recess (16) in the lateral surface of the workpiece (11) is manufactured or formed.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass die Vertiefung (16), welche in die Mantelfläche des Werkstücks (11) eingebracht wird, im Querschnitt des Werkstücks (11) betrachtet asymmetrisch ist, wobei eine in Werkstück-Walzdrehrichtung vorauslaufende Flanke (17) der Vertiefung (16) steiler bezüglich der Mantelfläche des Werkstücks (11) verläuft als eine in Werkstück- Walzdrehrichtung nachlaufende Flanke (18) der Vertiefung (16).  the depression (16) which is introduced into the lateral surface of the workpiece (11) is asymmetrical in cross section of the workpiece (11), wherein a flank (17) of the recess (16) leading in the workpiece rolling direction of rotation is steeper with respect to the lateral surface of the workpiece (11) extends as a trailing in the workpiece rolling direction edge (18) of the recess (16).
9. Betonschraube mit 9. Concrete screw with
einem Schaft (31) und  a shaft (31) and
einem an der Mantelfläche des Schafts (31) angeordneten Gewinde (33), wobei an einer Spitze des Schafts (31) zumindest eine Schneidausnehmung (36) in der Mantelfläche des Schafts (31) vorgesehen ist, one on the lateral surface of the shaft (31) arranged thread (33), wherein at least one cutting recess (36) is provided in the lateral surface of the shaft (31) at a tip of the shaft (31),
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass der Schaft (31) in einem Spitzenbereich (78), welcher sich axial näher an der Spitze der Betonschraube befindet als ein Mittelbereich (77), eine grössere Rundheitsabweichung im Querschnitt des Schafts (31) aufweist als im Mittelbereich (77).  the shank (31) has a greater roundness deviation in the cross-section of the shank (31) in a tip region (78) which is axially closer to the tip of the concrete screw than in the middle region (77).
10. Betonschraube nach Anspruch 9, 10. concrete screw according to claim 9,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass der Schaft (31) im Spitzenbereich (78) eine ungerade Zahl von Krümmungsma- xima im Querschnitt des Schafts (31) aufweist.  the shank (31) has an odd number of curvature magnitudes in the cross section of the shank (31) in the tip region (78).
11. Betonschraube nach einem der Ansprüche 9 oder 10, 11. Concrete screw according to one of claims 9 or 10,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass sich der Spitzenbereich (78) mit der gegenüber dem Mittelbereich (77) grösseren Rundheitsabweichung axial über die Schneidausnehmung (36) hinaus erstreckt.  in that the tip region (78) extends axially beyond the cutting recess (36) with the roundness deviation which is greater than the middle region (77).
12. Betonschraube nach einem der Ansprüche 9 bis 11, 12. Concrete screw according to one of claims 9 to 11,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,  characterized,
dass sie in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.  that it is produced in a process according to one of claims 1 to 8.
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