EP2985118A1 - Optimiertes Setzverfahren für Spreizanker mittels einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Optimiertes Setzverfahren für Spreizanker mittels einer Werkzeugmaschine Download PDF

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EP2985118A1
EP2985118A1 EP14180636.4A EP14180636A EP2985118A1 EP 2985118 A1 EP2985118 A1 EP 2985118A1 EP 14180636 A EP14180636 A EP 14180636A EP 2985118 A1 EP2985118 A1 EP 2985118A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine tool
expansion anchor
speed
expansion
anchor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14180636.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Dieter Gaul
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
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Priority to CN201580026570.0A priority patent/CN106457533B/zh
Priority to JP2017507399A priority patent/JP6552602B2/ja
Priority to EP15757151.4A priority patent/EP3180166B1/de
Priority to US15/503,254 priority patent/US10589407B2/en
Priority to PCT/EP2015/068420 priority patent/WO2016023886A1/de
Publication of EP2985118A1 publication Critical patent/EP2985118A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B31/00—Hand tools for applying fasteners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1475—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the present invention relates to a method for setting an expansion anchor by means of a machine tool, in particular a impact wrench. Moreover, the present invention relates to a machine tool, in particular an impact wrench, for carrying out this method, comprising an input device for detecting a type of expansion anchor or a tightening torque for the expansion anchor, a striking mechanism for generating and on the expansion anchor transferable rotary strikes, a device for detecting a rotation angle of an output shaft of the machine tool and a control device.
  • Expansion anchors are inserted into a pre-drilled hole and then clamped by default in the hole by means of a torque wrench.
  • the use of a torque wrench proves to be necessary because a user can not look at the expansion anchor inserted into the hole, whether it is properly braced, i. is set.
  • a torque wrench proves to be necessary because a user can not look at the expansion anchor inserted into the hole, whether it is properly braced, i. is set.
  • the manufacturers of the expansion anchor accordingly indicate an associated tightening torque which is to be set on the torque wrench for setting.
  • a setting method for an expansion anchor and an impact wrench for setting a spreading anchor according to the prior art, for example, in the German patent application DE 10 2011 005 079 A1 disclosed.
  • This prior art document describes a setting method for an expansion anchor by means of an impact wrench in which rotational impacts are repeatedly exerted on the expansion anchor. A repetition rate of the rotary impacts is set as a function of a predetermined torque for spreading an expansion sleeve of the expansion anchor.
  • the impact wrench sets the application of rotational shocks when a detected average speed falls below a threshold of a nut of the expansion anchor.
  • the loss of preload force is probably caused by the very high speed of the setting process.
  • torque is usually applied at a plurality of intervals over a period of about 20 seconds.
  • the return movement is carried out with the torque wrench, local stress peaks in the material (for example concrete) can already be reduced.
  • the resulting loss of prestressing force is compensated again.
  • a machine tool in particular a impact wrench
  • a machine tool in particular an impact wrench
  • a machine tool in particular an impact wrench, is provided for carrying out this method, comprising an input device for detecting a type of an expansion anchor or a tightening torque for the expansion anchor, a hammer mechanism for generating and on the expansion anchor transferable rotary strikes, means for detecting a tightening torque the machine tool and a control device.
  • the machine tool is characterized in that the control device is designed for setting a first speed generated in the machine tool, whereby rotational speeds dependent on the first speed can be exerted on the expansible armature for spreading an expansion sleeve of the expansible anchor until a tightening torque generated in the machine tool and exerted on the expander armature corresponds to a predetermined threshold value; for adjusting the machine tool, so that a predetermined number of turns by the machine tool on the expansion anchor for spreading the expansion of the Spreading anchor is exerted in dependence of the generated in the machine tool first speed; and for adjusting a generated in the machine tool compared to the first speed reduced second speed, whereby for a predetermined period of the second speed-dependent rotational shocks on the expansible anchor for spreading the expansion of the expansible anchor are exercisable.
  • Fig. 1 shows an exemplary expansion anchor 1 consisting of a pull rod 2 and an expansion sleeve 3.
  • the expansion sleeve 3 circumferentially surrounds a cylindrical portion 4 of the tie rod 2.
  • An outer diameter 5 of the cylindrical portion 4 is preferably slightly smaller than an inner diameter 6 of the expansion sleeve 3, whereby the pull rod 2 is axially movable relative to the Aufspreizelement 3.
  • the cylindrical section 4 merges into a conical section 7, which forms an expansion body 8 for spreading the expansion sleeve 3.
  • the largest diameter of the conical section 7 is greater than the inner diameter 6 of the expansion sleeve 3 and preferably less than an outer diameter 9 of the expansion 3.
  • a thread 10 is provided, via which a tensile force can be introduced.
  • the thread 10 serves at the same time a fastening of loads.
  • the expansion anchor 1 with the expansion body 8 is inserted into a borehole with a diameter slightly smaller than the outer diameter of the unexpanded expansion sleeve 3.
  • a nut 11 is screwed onto the thread 10 and tightened until the pull rod 2 together with the spreader 8 is pulled into the expansion sleeve 3.
  • the expansion sleeve 3 clamps firmly to a wall 12 of the borehole.
  • the expansion anchor 1 is properly set when the expansion sleeve 3 is radially expanded by a certain amount. A user can recognize this when the nut 11 no longer rotates at a specified tightening torque.
  • expansion anchor for example, a bolt with a mating thread that engages the thread 10 of the tie rod 2.
  • the user uses a screwing tool on the bolt and pulls in this way the pull rod 2 with the spreader 8 in the expansion sleeve. 3
  • the exemplary expansion anchors 1 can be set by means of an adapted impact wrench 20.
  • the impact wrench 20 is connected in a known manner with the expansion anchor 1 so that the producible in the impact wrench 20 tightening torque is transmitted to the expansion anchor 20 and in particular to the nut 11.
  • the impact wrench 20 has a percussion mechanism 21 which periodically generates rotary impacts in the direction of rotation A.
  • a hammer (not shown) is supported on a drive shaft 23 by means of a helical link (not shown).
  • a spring urges the hammer 22 along the output shaft 23 toward an anvil (not shown).
  • the anvil is rigidly connected to an output shaft 27.
  • the drive shaft 23 and the output shaft 27 are rotatable relative to each other.
  • the hammer and the anvil are lengthwise the drive shaft 23 projecting (not shown) claws, via which the hammer can transmit torque to the anvil.
  • An electric motor 29 drives the drive shaft 23 via a gear, not shown.
  • One cycle of a rotary stroke has essentially the following phases.
  • the claws of the hammer touch the anvil.
  • the rotating drive shaft 23 pulls the hammer away from the anvil against the force of the spring spring because of the gate until the jaws are disengaged from the anvil 26.
  • the hammer moves in the direction of the anvil and is thereby set by the scenery in a rotary motion.
  • the claws finally strike tangentially on the anvil.
  • An embodiment of the impact wrench 20 has an input device 30, by means of which a user can enter the special tightening torque of the expansion anchor 1.
  • the input device 30 includes, for example, a button (not shown), a keyboard (not shown), a button (not shown), and / or a display element (not shown).
  • an input device 30 may be provided, via which the user can set a type as well as the associated tightening torque for an expansion anchor.
  • two buttons are provided for selecting a type or type of expansion anchor and a size of the expansion anchor.
  • the selected type of expansion anchor and the associated tightening torque can be displayed, for example, in a designed as a display or multiple LEDs display element.
  • a controller 35 reads the input tightening torque from the input device 30 and the detection device 33, respectively.
  • the recognizer 33 may be realized in the form of a scanner, a scanner, an input panel, or the like.
  • the control device 35 determines a first speed for the drive shaft 23 on the basis of the input tightening torque. For example, rotational speeds assigned to different tightening torques are stored in a memory device 36. After a user activates the electric motor 29 by means of a pushbutton (not shown), the control device 35 checks whether a rotational speed has previously been predetermined, for example by specifying the expansion anchor type or the tightening torque. The control device 35 can inhibit activation of the motor 29, for example, if no tightening torque was selected so far, but instead prompt the user for an input. The control device 35 controls the electric motor 29 such that the drive shaft 23 rotates at the predetermined first speed. The selected first rotational speed of the drive shaft 23 specifies the repetition rate of the rotational shocks.
  • the impact wrench 20 starts to rotate the nut 11 with a maximum possible speed to him. After a period of time, which is preferably determined by the input type of the expansion anchor 1, the impact wrench lowers the speed to the predetermined speed in dependence on the tightening torque.
  • the tightening torque is the tightening torque predetermined for the respective expansion anchor used.
  • a device 39 for detecting a tightening torque of the machine tool 20 is arranged on the output shaft 27, a device 39 for detecting a tightening torque of the machine tool 20 is arranged.
  • the means 39 for detecting a tightening torque of the machine tool 20 is realized by a torque transducer.
  • the Drehmomentetzêt 39 serves to detect the tightening torque on the output shaft 27, which is generated by the machine tool 20 and in particular by the electric motor 29.
  • the torque transducer 39 may include strain gauges and / or function according to the piezoelectric, magnetoelastic or optical principle. Alternatively or in addition, the torque transducer can also work with the SAW method (Surface Acoustic Wave method).
  • SAW method Surface Acoustic Wave method
  • the control device 35 compares the tightening torque detected by the torque transducer 39 with threshold values for the tightening torque stored in the memory device 36. If the tightening torque detected by the Drehmomentetzêt 39 reaches a predetermined threshold, this is an indicator that the expansion anchor can not be further rotated with the torque applied to him or with the torque acting on him set to the first speed wrench and is properly placed in the borehole. According to an embodiment not shown and not further described, a torque sensor is not necessarily provided, since the tightening torque for the expansion anchor with a corresponding device can be determined or estimated indirectly from the motor rotation angle.
  • the control device 35 the electric motor so that a second speed for the drive shaft 23 is applied.
  • the second speed is less than the first speed.
  • the second or lower speed generates rotational shocks with a correspondingly lower tightening torque, which is exerted on the expansible anchor for a predetermined period of time t. In this way, a re-tensioning can be generated on the expansion anchor, whereby the setting effects can be compensated without the biasing force in the expansion anchor can be further increased.
  • the setting process of the expansion anchor 1 is thereby optimized so that the expansion anchor 1 can be subjected to the highest possible tensile load in the borehole.

Abstract

Verfahren zum Setzen eines Spreizankers (1) mittels einer Werkzeugmaschine (20), mit den Schritten - Ausüben von Drehschlägen auf einen Spreizanker (1) zum Verspreizen einer Spreizhülse (3) in Abhängigkeit einer ersten Drehzahl bis ein Anzugsdrehmoment einem Schwellwert entspricht; - Ausüben einer vorbestimmten Anzahl von Drehschlägen auf den Spreizanker (1) in Abhängigkeit der ersten Drehzahl; und - Ausüben von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker in Abhängigkeit einer erzeugten zweiten Drehzahl für eine vorbestimmte Zeitdauer (t). Werkzeugmaschine (20) enthaltend eine Eingabeeinrichtung (30), ein Schlagwerk (21) zum Erzeugen von Drehschlägen, eine Einrichtung (39) zum Erfassen eines Anzugsdrehmoments und eine Steuerungseinrichtung (35). Steuerungseinrichtung ist ausgestaltet zum Einstellen einer ersten Drehzahl, wodurch von der ersten Drehzahl abhängige Drehschläge auf den Spreizanker (1) ausübbar sind bis ein ausgeübtes Anzugsdrehmoment einem vorbestimmten Schwellwert entspricht, und zum Einstellen der Werkzeugmaschine, sodass eine vorbestimmte Anzahl von Drehschlägen auf den Spreizanker ausgeübt wird und zum Einstellen einer zweiten Drehzahl, wodurch für eine vorbestimmte Zeitdauer (t) Drehschläge auf den Spreizanker ausübbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Setzen eines Spreizankers mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere eines Schlagschraubers. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Schlagschrauber, zum Durchführen dieses Verfahrens, enthaltend eine Eingabeeinrichtung zum Erfassen eines Typs eines Spreizankers oder eines Anzugsdrehmoments für den Spreizanker, ein Schlagwerk zum Erzeugen von und auf den Spreizanker übertragbaren Drehschlägen, eine Einrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels einer Abtriebswelle der Werkzeugmaschine und eine Steuerungseinrichtung.
  • Spreizanker werden in ein vorgebohrtes Loch eingesetzt und anschließend standardmäßig mittels eines Drehmomentschlüssels in dem Loch verspannt. Die Verwendung eines Drehmomentschlüssels erweist sich als notwendig, da ein Anwender bei dem in das Loch eingesetzten Spreizankers nicht ansehen kann, ob dieser ordnungsgemäß verspreizt, d.h. gesetzt ist. Hierbei treten sowohl Probleme bei einer zu geringen Verspreizung und somit geringeren Belastbarkeit der Verankerung im Untergrund und einer zu starken Verspreizung, wegen einer möglichen Ermüdung des Spreizanker auf. Die Hersteller der Spreizanker geben entsprechend ein zugehöriges Anzugsdrehmoment an, welches an dem Drehmomentschlüssel zum Setzen eingestellt werden soll.
  • Ein Setzverfahren für einen Spreizanker und ein Schlagschrauber zum Setzen eines Spreizankers gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise in der deutsche Patentanmeldung DE 10 2011 005 079 A1 offenbart. Dieses Dokument des Stands der Technik beschreibt ein Setzverfahren für einen Spreizanker mittels eines Schlagschraubers, bei dem Drehschläge auf den Spreizanker wiederholt ausgeübt werden. Eine Wiederholungsrate der Drehschläge wird in Abhängigkeit eines zum Verspreizen einer Spreizhülse des Spreizankers vorgegebenen Anzugsdrehmoments eingestellt. Der Schlagschrauber stellt das Ausüben von Drehschlägen ein, wenn eine erfasste mittlere Drehzahl an einer Mutter des Spreizankers einen Schwellwert unterschreitet.
  • In Versuchsreihen wurde festgestellt, dass das Relaxationsverhalten eines Spreizankers abhängig von der Setzgeschwindigkeit ist, mit der der Spreizanker in einen Werkstoff (z.B. mineralischen Untergrund) positioniert wird. Relaxation beschreibt dabei den allmählichen Verlust an Vorspannkraft des in einen Werkstoff gesetzten Spreizankers aufgrund von Setzeffekten.
  • Bei Spreizankern, die mit hoher Anzugsgeschwindigkeit gesetzt werden, wurde ein sehr starker Abfall der Vorspannkraft des in einen Werkstoff gesetzten Spreizankers in den ersten Minuten nach dem Abschluss des Setzprozesses beobachtet. Bei einem konventionellen Setzverfahren (d.h. manuellen Setzen eines Spreizankers in einen Werkstoff) mit einem Drehmomentschlüssel ist dieser Verlust an Vorspannkraft geringer ausgeprägt. Ein erhöhter Verlust an Vorspannkraft verringert die mit dem Spreizanker erreichbaren Lastwerte und schränkt damit den Anwendungsbereich des Spreizankers ein.
  • Der Verlust der Vorspannkraft wird vermutlich durch die sehr hohe Geschwindigkeit des Setzprozesses verursacht. Beim Handanzug (d.h. beim manuellen Setzen eines Spreizankers in einen Werkstoff) wird üblicherweise über einen Zeitraum von ca. 20 sec. ein Drehmoment in mehreren Intervallen aufgebracht. In den Pausen zwischen diesen Intervallen, in denen die Rückholbewegung mit dem Drehmomentschlüssel ausgeführt wird, können lokale Spannungsspitzen im Werkstoff (z.B. Beton) bereits abgebaut werden. Bei einer nächsten Rückholbewegung bzw. bei einem weiteren Hub durch den Drehmomentschlüssel wird der daraus resultierende Verlust an Vorspannkraft wieder kompensiert.
  • Beim Setzen mit einem Schlagschrauber wird der gesamte Setzprozess des Spreizankers innerhalb von ca. 2 sec. abgeschlossen. Dadurch fehlt die Zeit, um zwischen den Setzintervallen die Spannungsspitzen abzubauen. Aus diesem Grunde findet der Setzprozess erst nach Abschluss des eigentlichen Setzprozesses statt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung das vorstehend beschriebene Problem zu lösen und insbesondere ein Verfahren zum Setzen eines Spreizankers mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere eines Schlagschraubers, sowie eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Schlagschrauber, zum Durchführen dieses Verfahrens bereitzustellen. Durch das Verfahren und die Werkzeugmaschine zum Durchführen des Verfahrens wird der Setzprozess eines Spreizankers optimiert, sodass der Spreizanker einer höchstmöglichen Zugkraftbelastung ausgesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 und 2 gelöst.
  • Hierzu wird ein Verfahren bereitgestellt zum Setzen eines Spreizankers mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere eines Schlagschraubers.
  • Das Verfahren kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch die Schritte:
    • Ausüben von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf einen Spreizanker (1) zum Verspreizen einer Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit einer in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl bis ein in der Werkzeugmaschine (20) erzeugtes und auf den Spreizanker (1) ausgeübtes Anzugsdrehmoment einem vorbestimmten Schwellwert entspricht;
    • Ausüben einer vorbestimmten Anzahl von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit der in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl; und
    • Ausüben von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit einer im Vergleich zu der ersten Drehzahl reduzierten in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten zweiten Drehzahl für eine vorbestimmte Zeitdauer (t).
  • Durch das Ausüben weiterer Drehschläge auf den bereits gesetzten Spreizanker mit einer reduzierten Drehzahl kann ein Nachspannen an dem Spreizanker erzeugt werden, wodurch die Setzeffekte ausgeglichen werden können, ohne dass die Vorspannkraft in dem Spreizanker weiter erhöht werden.
  • Des Weiteren wird eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Schlagschrauber, bereitgestellt zum Durchführen dieses Verfahrens, enthaltend eine Eingabeeinrichtung zum Erfassen eines Typs eines Spreizankers oder eines Anzugsdrehmoments für den Spreizanker, ein Schlagwerk zum Erzeugen von und auf den Spreizanker übertragbaren Drehschlägen, eine Einrichtung zum Erfassen eines Anzugsdrehmoments der Werkzeugmaschine und eine Steuerungseinrichtung.
  • Erfindungsgemäß kennzeichnet sich die Werkzeugmaschine dadurch, dass die Steuerungseinrichtung ausgestaltet ist
    zum Einstellen einer in der Werkzeugmaschine erzeugten ersten Drehzahl, wodurch von der ersten Drehzahl abhängige Drehschläge auf den Spreizanker zum Verspreizen einer Spreizhülse des Spreizankers ausübbar sind bis ein in der Werkzeugmaschine erzeugtes und auf den Spreizanker ausgeübtes Anzugsdrehmoment einem vorbestimmten Schwellwert entspricht;
    zum Einstellen der Werkzeugmaschine, sodass eine vorbestimmte Anzahl von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine auf den Spreizanker zum Verspreizen der Spreizhülse des Spreizankers in Abhängigkeit der in der Werkzeugmaschine erzeugten ersten Drehzahl ausgeübt wird;
    und
    zum Einstellen einer in der Werkzeugmaschine erzeugten im Vergleich zu der ersten Drehzahl reduzierten zweiten Drehzahl, wodurch für eine vorbestimmte Zeitdauer von der zweiten Drehzahl abhängige Drehschläge auf den Spreizanker zum Verspreizen der Spreizhülse des Spreizankers ausübbar sind.
  • Hierdurch kann ein Nachspannen an dem Spreizanker erzeugt werden, wodurch die Setzeffekte ausgeglichen werden können, ohne dass die Vorspannkraft in dem Spreizanker weiter erhöht werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Spreizanker in einem Bohrloch, und
    Fig. 2
    eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form eines Schlagschraubers und einen Spreizanker in einem Bohrloch.
    Ausführungsbeispiel:
  • Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Spreizanker 1 bestehend aus einer Zugstange 2 und einer Spreizhülse 3. Die Spreizhülse 3 umgibt umfänglich einen zylindrischen Abschnitt 4 der Zugstange 2. Ein Aussendurchmesser 5 des zylindrischen Abschnitts 4 ist vorzugsweise etwas geringer als ein Innendurchmesser 6 der Spreizhülse 3, wodurch die Zugstange 2 gegenüber dem Aufspreizelement 3 axial beweglich ist. Der zylindrische Abschnitt 4 geht in einen konischen Abschnitt 7 über, welcher einen Spreizkörper 8 zum Aufspreizen der Spreizhülse 3 bildet. Der grösste Durchmesser des konischen Abschnitts 7 ist grösser als der Innendurchmesser 6 der Spreizhülse 3 und vorzugsweise geringer als ein Aussendurchmesser 9 der Spreizhülse 3. An der Zugstange 2 ist ein Gewinde 10 vorgesehen, über welches eine Zugkraft eingeleitet werden kann. Bei dem beispielhaften Spreizanker 1 dient das Gewinde 10 zugleich einer Befestigung von Lasten. Bei einer Montage wird der Spreizanker 1 mit dem Spreizkörper 8 voraus in ein Bohrloch mit einem Durchmesser etwas kleiner als der Aussendurchmesser der unverspreizten Spreizhülse 3 eingesetzt. Eine Mutter 11 wird auf das Gewinde 10 aufgeschraubt und festgezogen, solange bis die Zugstange 2 samt dem Spreizkörper 8 in die Spreizhülse 3 gezogen wird. Die Spreizhülse 3 klemmt sich dabei an einer Wand 12 des Bohrlochs fest. Der Spreizanker 1 ist ordnungsgemäss gesetzt, wenn die Spreizhülse 3 um ein bestimmtes Mass radial erweitert ist. Ein Anwender kann dies erkennen, wenn die Mutter 11 bei einem spezifizierten Anzugsdrehmoment sich nicht mehr dreht.
  • Andere (nicht gezeigte) Spreizanker können beispielsweise einen Bolzen mit einem Gegengewinde, das an das Gewinde 10 der Zugstange 2 angreift. Bei der Montage setzt der Anwender ein Schraubwerkzeug an dem Bolzen an und zieht auf diese Weise die Zugstange 2 mit dem Spreizkörper 8 in die Spreizhülse 3.
  • Die beispielhaften Spreizanker 1 können mittels eines adaptierten Schlagschraubers 20 gesetzt werden. Hierzu wird der Schlagschrauber 20 auf bekannte Art und Weise mit dem Spreizanker 1 so verbunden, dass das in dem Schlagschrauber 20 erzeugbare Anzugsdrehmoment entsprechend auf den Spreizanker 20 und insbesondere auf die Mutter 11 übertragen wird.
  • Der Schlagschrauber 20 hat einen Schlagwerk 21, welcher periodisch Drehschläge in Drehrichtung A erzeugt. Ein (nicht gezeigter) Hammer ist auf einer Antriebswelle 23 mittels einer (nicht gezeigten) spiralförmigen Kulisse gelagert. Eine (nicht gezeigte) Feder drückt den Hammer 22 längs der Abtriebswelle 23 in Richtung zu einem (nicht gezeigten) Amboss. Der Amboss ist mit einer Abtriebswelle 27 starr verbunden. Die Antriebswelle 23 und die Abtriebswelle 27 sind relativ zueinander verdrehbar. Der Hammer und der Amboss haben längs der Antriebswelle 23 vorspringende (nicht gezeigte) Klauen, über welche der Hammer ein Drehmoment auf den Amboss übertragen kann. Ein Elektromotor 29 treibt über ein nicht gezeigtes Getriebe die Antriebswelle 23 an. Ein Zyklus eines Drehschlags hat im Wesentlichen folgende Phasen. Die Klauen des Hammers liegen an dem Amboss an. Die drehende Antriebswelle 23 zieht den Hammer wegen der Kulisse von dem Amboss gegen die Kraft der Feder weg, bis die Klauen mit dem Amboss 26 außer Eingriff sind. Getrieben durch die Feder bewegt sich der Hammer in Richtung zu dem Amboss und wird dabei durch die Kulisse in eine Drehbewegung versetzt. Die Klauen schlagen schließlich tangential an dem Amboss an.
  • Eine Ausführungsform des Schlagschraubers 20 hat eine Eingabeeinrichtung 30, mittels welcher ein Anwender das spezielle Anzugsdrehmoment des Spreizanker 1 eingeben kann. Die Eingabeeinrichtung 30 enthält beispielsweise einen (nicht gezeigten) Taster, eine (nicht gezeigte) Tastatur, ein (nicht gezeigtes) Schaltfeld und/oder ein (nicht gezeigtes) Anzeigeelement. Alternativ oder zusätzlich kann eine Eingabeeinrichtung 30 vorgesehen sein, über welche der Anwender einen Typ sowie das dazugehörige Anzugsdrehmoment für einen Spreizanker einstellen kann. Beispielsweise sind zwei Taster zum Wählen eines Typs bzw. einer Bauart des Spreizankers und eine Größe des Spreizankers vorgesehen. Der gewählte Typ des Spreizankers sowie das dazu gehörige Anzugsdrehmoment kann beispielsweise in einem als Display oder über mehrere LEDs ausgestalteten Anzeigeelement angezeigt werden.
  • Eine Steuerungseinrichtung 35 liest das eingegebene Anzugsdrehmoment von der Eingabeeinrichtung 30 bzw. von der Erkennungseinrichtung 33 ein. Die Erkennungseinrichtung 33 kann in Form eines Scanners, eines Abtastelements, eines Eingabefelds oder ähnlichem verwirklicht sein.
  • Die Steuerungseinrichtung 35 ermittelt anhand des eingegebenen Anzugsdrehmoments eine erste Drehzahl für die Antriebswelle 23. Beispielsweise sind in einer Speichereinrichtung 36 zu verschiedenen Anzugsdrehmomenten zugeordnete Drehzahlen abgelegt. Nachdem ein Anwender den Elektromotor 29 mittels eines (nicht gezeigten) Tasters aktiviert, prüft die Steuerungseinrichtung 35, ob zuvor eine Drehzahl vorgegeben wurde, also z.B. durch Vorgabe des Spreizankertyps oder des Anzugsdrehmoments. Die Steuerungseinrichtung 35 kann ein Aktivieren des Motors 29 beispielsweise unterbinden, falls bisher kein Anzugsdrehmoment ausgewählt wurde, sondern den Anwender zu einer Eingabe auffordern. Die Steuerungseinrichtung 35 regelt den Elektromotor 29 derart, dass die Antriebswelle 23 sich mit der vorgegebenen ersten Drehzahl dreht. Die gewählte erste Drehzahl der Antriebswelle 23 gibt die Wiederholungsrate der Drehschläge vor. Es wurde erkannt, dass mit einem Absenken der Drehzahl nicht nur die Frequenz der Drehschläge absinkt, welches soweit für das Setzen des Spreizankers unerheblich ist, sondern auch, dass das mit jedem Drehschlag ausgeübte Drehmoment abgesenkt wird. Jeder der Drehzahlen ist, zwar mit einer großen Toleranz, ein Drehmoment zugeordnet. In einer Ausgestaltung beginnt der Schlagschrauber 20 die Mutter 11 mit einer ihm maximal möglichen Drehzahl zu drehen. Nach einer Zeitdauer, welche vorzugsweise durch den eingegeben Typ des Spreizankers 1 festgelegt wird, senkt der Schlagschrauber die Drehzahl auf die in Abhängigkeit des Anzugsdrehmoments vorgegebene Drehzahl ab. Bei dem Anzugsdrehmoment handelt es sich um das für den jeweils verwendeten Spreizanker vorbestimmte Anzugsdrehmoment.
  • An der Abtriebswelle 27 ist eine Einrichtung 39 zum Erfassen eines Anzugsdrehmoments der Werkzeugmaschine 20 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung 39 zum Erfassen eines Anzugsdrehmoments der Werkzeugmaschine 20 durch einen Drehmomentaufnehmer verwirklicht. Der Drehmomentaufnehmer 39 dient dazu das Anzugsdrehmoment an der Abtriebswelle 27, welches durch die Werkzeugmaschine 20 und insbesondere durch den Elektromotor 29 erzeugt wird, zu erfassen. Der Drehmomentaufnehmer 39 kann dabei Dehnungsmessstreifen enthalten und/oder nach dem piezoelektrischen, magnetoelastischen oder optischen Prinzip funktionieren. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann der Drehmomentaufnehmer auch mit dem SAW-Verfahren (Surface Acoustic Wave-Verfahren) arbeiten. Das erfasste Anzugsdrehmoment der Abtriebswelle 27 um eine Rotationsachse R wird über eine Verbindungsleitung 40 an die Steuerungseinrichtung 35 übermittelt. Die Steuerungseinrichtung 35 vergleicht das von dem Drehmomentaufnehmer 39 erfasste Anzugsdrehmoment mit in der Speichereinrichtung 36 hinterlegten Schwellwerten für das Anzugsdrehmoment. Wenn das von dem Drehmomentaufnehmer 39 erfasst Anzugsdrehmoment einen vorbestimmten Schwellwert erreicht, so ist dies ein Indikator dafür, dass der Spreizanker mit den auf ihn ausgeübten Drehschlägen bzw. mit den auf ihn wirkenden Anzugsdrehmoment des auf die erste Drehzahl eingestellten Schlagschraubers nicht mehr weitergedreht werden kann und ordnungsgemäß in dem Bohrloch gesetzt ist. Gemäß einer nicht gezeigten und nicht weiter beschriebenen Ausführungsform ist ein Drehmomentaufnehmer nicht zwingend vorgesehen, da das Anzugsdrehmoment für den Spreizanker mit einer entsprechenden Einrichtung indirekt aus dem Motordrehwinkel ermittelt oder geschätzt werden kann.
  • Nachfolgend wird eine vorbestimmte Anzahl von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker (1) ausgeübt. Die feste Anzahl an zusätzlichen Drehschlägen dient zum weiteren Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1), wobei diese zusätzlichen Drehschläge in Abhängigkeit der in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl erzeugt werden.
  • Anschließend stellt die Steuerungseinrichtung 35 den Elektromotor so ein, dass eine zweite Drehzahl für die Antriebswelle 23 anliegt. Die zweite Drehzahl ist dabei geringer als die erste Drehzahl. Die zweite bzw. geringere Drehzahl erzeugt Drehschläge mit einem entsprechend geringeren Anzugsdrehmoment, welches auf den Spreizanker für eine vorbestimmte Zeitdauer t ausgeübt wird. Hierdurch kann ein Nachspannen an dem Spreizanker erzeugt werden, wodurch die Setzeffekte ausgeglichen werden können, ohne dass die Vorspannkraft in dem Spreizanker weiter erhöht werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Werkzeugmaschine 20 zum Durchführen dieses Verfahrens wird damit der Setzprozess des Spreizankers 1 optimiert, sodass der Spreizanker 1 in dem Bohrloch einer höchstmöglichen Zugkraftbelastung ausgesetzt werden kann.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Setzen eines Spreizankers (1) mittels einer Werkzeugmaschine (20), insbesondere eines Schlagschraubers,
    gekennzeichnet durch die Schritte
    - Ausüben von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf einen Spreizanker (1) zum Verspreizen einer Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit einer in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl bis ein in der Werkzeugmaschine (20) erzeugtes und auf den Spreizanker (1) ausgeübtes Anzugsdrehmoment einem vorbestimmten Schwellwert entspricht;
    - Ausüben einer vorbestimmten Anzahl von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit der in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl; und
    - Ausüben von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit einer im Vergleich zu der ersten Drehzahl reduzierten in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten zweiten Drehzahl für eine vorbestimmte Zeitdauer (t).
  2. Werkzeugmaschine (20), insbesondere ein Schlagschrauber, zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend
    - eine Eingabeeinrichtung (30) zum Erfassen eines Typs eines Spreizankers (1) oder eines Anzugsdrehmoments für den Spreizanker (1);
    - ein Schlagwerk (21) zum Erzeugen von und auf den Spreizanker (1) übertragbaren Drehschlägen;
    - eine Einrichtung (39) zum Erfassen eines Anzugsdrehmoments der Werkzeugmaschine (20); und
    - eine Steuerungseinrichtung (35)
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (35) ausgestaltet ist zum Einstellen einer in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl, wodurch von der ersten Drehzahl abhängige Drehschläge auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen einer Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) ausübbar sind bis ein in der Werkzeugmaschine (20) erzeugtes und auf den Spreizanker (1) ausgeübtes Anzugsdrehmoment einem vorbestimmten Schwellwert entspricht; und
    zum Einstellen der Werkzeugmaschine (20), sodass eine vorbestimmte Anzahl von Drehschlägen durch die Werkzeugmaschine (20) auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) in Abhängigkeit der in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten ersten Drehzahl ausgeübt wird; und
    zum Einstellen einer in der Werkzeugmaschine (20) erzeugten im Vergleich zu der ersten Drehzahl reduzierten zweiten Drehzahl, wodurch für eine vorbestimmte Zeitdauer (t) von der zweiten Drehzahl abhängige Drehschläge auf den Spreizanker (1) zum Verspreizen der Spreizhülse (3) des Spreizankers (1) ausübbar sind.
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