EP4045740B1 - Verfahren zur herstellung eines schraubfundamentes zur befestigung von elementen im erdreich - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines schraubfundamentes zur befestigung von elementen im erdreich Download PDF

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EP4045740B1
EP4045740B1 EP20792555.3A EP20792555A EP4045740B1 EP 4045740 B1 EP4045740 B1 EP 4045740B1 EP 20792555 A EP20792555 A EP 20792555A EP 4045740 B1 EP4045740 B1 EP 4045740B1
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EP
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contour
tube
front section
thread
ground
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EP4045740A1 (de
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Bernd RUDERT
Karl-Heinz Hecker
Ralf Pottgüter
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Winkelmann Foundation Screw Sp Z OO
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • E04H12/2215—Sockets or holders for poles or posts not used driven into the ground

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a screw foundation for fastening elements in the ground, in which a cylindrical tube is provided as the initial shape and then a conical front section tapering to an insertion tip is formed onto the cylindrical tube without cutting, the front section being at least partially thread-like Contour is provided for screwing into the ground.
  • a screw foundation can be designed at the rear end for inserting piles or rods or it can have a flange-like fastening attachment at the rear end to which other elements, e.g. frames or the like, can be screwed.
  • DE 10 2010 043785 B3 also shows a method for producing a screw foundation and represents the closest state of the art.
  • the object of the invention is to significantly simplify the production of a screw foundation for fastening elements in the ground.
  • the screw foundation is therefore manufactured solely by spinning rollers, which significantly reduces the manufacturing effort and allows precise and reproducible components to be produced.
  • Either the inner contour and then the front section and the thread-like contour can be formed first, or vice versa.
  • a drawn or welded pipe can be used as the starting form.
  • the tube is first stretched at least in some areas. This means that on the one hand the material properties and on the other hand the geometric dimensions can be changed.
  • the thread-like contour is also formed in certain areas in the area of the tube adjacent to the front section.
  • the front section and the thread-like contour are formed at the same time.
  • the thread-like contour can be formed in different areas with different flank geometries and/or different pitches.
  • the tube is at least temporarily arranged on an inner mandrel during the flow forming.
  • An inner mandrel is used, for example, to create the inner contour.
  • a tailstock prefferably inserted into the front section at least temporarily during flow forming.
  • This tailstock can be spring-loaded or mechanically controlled.
  • a completely closed insertion tip is to be achieved, it is provided that the front end of the insertion tip is closed by forming after pressure rolling.
  • a cylindrical tube 1 is first provided as a starting shape.
  • This pipe 1 can be a drawn or welded metal pipe.
  • the pipe 1 is clamped in a flow-forming machine (not shown in detail) and initially a wedge-shaped inner contour 2, for example, is formed into a rear end 1a by flow-forming.
  • an inner mandrel 3 is inserted into the rear end 1a of the tube 1, which has an outer contour 4 that is complementary to the inner contour 2 on its outside.
  • This outer contour 4 is formed in a central region 3a of the inner mandrel 3, axially to the left or outwards the inner mandrel 3 has an outer region, not shown, without an outer contour for common clamping with the rear end 1a of the tube 1 in a chuck 13.
  • the inner mandrel 3 has an inner area 3b with a smaller diameter than the central area 3a in order to be able to reduce the outer diameter of the tube 1 adjacent to the inner contour 2 of the tube 1 to be formed.
  • the inner mandrel 3 After the inner mandrel 3 has been inserted into the rear end 1a of the tube 1, for example two pressure rollers 5 arranged symmetrically on the circumference are moved radially towards the rear end 1a of the tube 1 and moved axially along the inner mandrel 3. As a result, the inner contour 2 is formed into the tube 1 and, axially adjacent to it, a gradation 6 with a diameter reduction is created on the tube 1.
  • the pressure rollers 5 are set in rotation relative to the pipe 1, i.e. either the pipe 1 is set in rotation or driven pressure rollers 5 are used.
  • the tube 1 is then axially stretched by moving the pressure rollers 5 in the axial direction with radial advance against the tube 1 to the right.
  • the inner mandrel 3 can be replaced by an inner mandrel 3', which differs from the inner mandrel 3 only in that the inner region 3b' is longer.
  • ironing can also be done without an inner mandrel.
  • FIG. 2 the stretched area of the tube 1 adjacent to the gradation 6 is already shown and designated 1b, although the Figure 2 still shows the inner mandrel 3 engaged. In fact, ironing only takes place after the inner mandrel 3 has been removed and the inner mandrel 3' has been inserted ( Fig. 3 ).
  • a tailstock 7 can already be inserted into the open front end 1c of the tube 1. This tailstock 7 can be spring-loaded or mechanically controlled. The tailstock 7 serves as a support for the front end 1c of the tube 1 in order to produce a conically tapered area 8 by radially advancing the pressure rollers 5 ( Fig. 3 ).
  • This tapered area 8 is further transformed by the pressing rollers 5 into a conical front section 10 that is still open at the front and tapers to an insertion tip 9, for which purpose the pressing rollers 5 are pressed more and more radially against the tube 1 in the direction of the insertion tip 9.
  • a thread-like contour 11 is formed on the front section 10 by pressure rollers 5 ', preferably not only on the front section 10, but also in areas adjacent to the cylindrical, stretched area 1b of the tube 1 ( Figs. 4 and 5 ).
  • Fig. 5 the flow-forming processes have been completed and the tailstock 7 has been pulled out of the tube 1.
  • suitable shaping for example by compression, punching or folding and, if necessary, subsequent trimming.
  • the final screw foundation 12 is in Fig. 6 shown.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Further configurations are possible without departing from the basic idea. It is therefore not necessary for the inner contour 2 to be created first; This process step can also be carried out at a later point in time.
  • the formation of the thread-like contour 11 can also take place at least temporarily simultaneously with the shaping of the front section 10.
  • the inner contour 2 can also be (pre-)formed at least partially by compressing the chuck 13 with the inner mandrel 3 inserted.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubfundamentes zur Befestigung von Elementen im Erdreich, bei welchem ein zylindrisches Rohr als Ausgangsform bereitgestellt wird und anschließend an das zylindrische Rohr spanlos ein zu einer Einführspitze zulaufender konischer Vorderabschnitt angeformt wird, wobei der Vorderabschnitt wenigstens bereichsweise mit einer gewindeartigen Kontur zum Einschrauben in das Erdreich versehen wird.
  • Ein Schraubfundament kann am hinteren Ende zum Einstecken von Pfählen oder Stäben ausgebildet sein oder es kann am hinteren Ende einen flanschartigen Befestigungsansatz aufweisen, an den andere Elemente, z.B. Rahmen oder dgl. angeschraubt werden können.
  • Ein solches Verfahren ist aus DE 198 36 370 C2 bekannt. Dieses Verfahren zur Herstellung einer Befestigungsvorrichtung für Stäbe, Pfosten, Masten oder dgl. im Erdreich, insbesondere eines Bodendübels, mit einem Grundkörper, wobei zumindest ein Teilabschnitt des Grundkörpers mit einem schrauben- bzw. schneckenartigen Außengewinde zum Ein- und wieder Herausschrauben in und aus dem Erdreich versehen wird und wobei der Grundkörper im Wesentlichen eine konusförmige Grundform mit zumindest einem konischen Teilabschnitt aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundkörper aus einem im wesentlichen zylindrischen Rohr in die Grundform gehämmert wird.
  • Dieses Verfahren bietet zwar gegenüber Metallgußverfahren bereits Vorteile bei der Herstellung, ist aber noch relativ aufwendig, da nur die Grundform durch Umformung, nämlich Hämmern aus einem Rohr hergestellt wird. Anschließend ist es jedoch erforderlich, das Außengewinde als Formteil an den Grundkörper anzuschweißen und ggf. weitere flossenartige Flächenelemente am Grundkörper anzubringen, vorzugsweise ebenfalls durch Schweißen. Dieses Verfahren ist deshalb ebenfalls aufwendig.
  • DE 10 2010 043785 B3 zeigt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubfundamentes und stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar.
  • Aufgabe der Erfindung ist, die Herstellung eines Schraubfundamentes zur Befestigung von Elementen im Erdreich wesentlich zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in ein hinteres Ende des Rohres durch Drückwalzen eine Innenkontur für ein Einschraubwerkzeug eingeformt wird und dass der Vorderabschnitt und die gewindeartige Kontur ausschließlich durch Drückwalzen geformt werden.
  • Das Schraubfundament wird somit allein durch Drückwalzen hergestellt, wodurch der Herstellaufwand deutlich verringert wird und präzise und reproduzierbare Bauteile erzeugt werden können. Dabei kann entweder zunächst die Innenkontur und danach der Vorderabschnitt und die gewindeartige Kontur geformt werden oder umgekehrt. Als Ausgangsform kann ein gezogenes oder geschweißtes Rohr verwendet werden.
  • In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Rohr zunächst wenigstens bereichsweise abgestreckt wird. Dadurch können einerseits die Materialeigenschaften und andererseits die geometrischen Abmessungen verändert werden.
  • Nach einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zunächst der Vorderabschnitt und danach die gewindeartige Kontur geformt wird.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die gewindeartige Kontur auch bereichsweise im an den Vorderabschnitt angrenzenden Bereich des Rohres geformt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Vorderabschnitt und die gewindeartige Kontur gleichzeitig geformt werden.
  • Die gewindeartige Kontur kann dabei in verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichen Flankengeometrien und/oder unterschiedlichen Steigungen geformt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Rohr während des Drückwalzens wenigstens zeitweise auf einem Innendorn angeordnet wird. Ein Innendorn wird z.B. zur Erzeugung der Innenkontur verwendet.
  • Dabei kann auch vorgesehen sein, dass ein mehrteiliger Innendorn verwendet wird.
  • Ferner ist es zweckmäßig, dass in den Vorderabschnitt während des Drückwalzens wenigstens zeitweise ein Reitstock eingeführt wird.
  • Dieser Reitstock kann federbeaufschlagt oder maschinell gesteuert sein.
  • Wenn eine vollständig geschlossene Einführspitze erreicht werden soll, ist vorgesehen, dass das vordere Ende der Einführspitze nach dem Drückwalzen durch Umformung geschlossen wird.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch ein zylindrisches Rohr als Ausgangsform,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt durch das Rohr während des Eindrückens einer Innenkontur,
    Fig. 3
    einen Längsschnitt durch das Rohr während des Abstreckens,
    Fig. 4
    einen Längsschnitt durch das Rohr während des Eindrückens einer gewindeartigen Kontur,
    Fig. 5
    einen Längsschnitt durch das Rohr nach dem Drückwalzen und in
    Fig. 6
    eine perspektivische Darstellung des fertigen Schraubfundamentes.
  • Zunächst wird darauf hingewiesen, dass der Maßstab der einzelnen Figuren nicht übereinstimmend ist.
  • Für ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubfundamentes zur Befestigung von Elementen im Erdreich wird zunächst ein zylindrisches Rohr 1 als Ausgangsform bereitgestellt. Dieses Rohr 1 kann ein gezogenes oder geschweißtes Rohr aus Metall sein.
  • Beim dargestellten Verfahrensablauf wird das Rohr 1 in eine nicht näher dargestellte Drückwalzmaschine eingespannt und zunächst wird in ein hinteres Ende 1a eine z.B. keilwellenförmige Innenkontur 2 durch Drückwalzen eingeformt. Dazu wird in das hintere Ende 1a des Rohres 1 ein Innendorn 3 eingesteckt, der auf seiner Außenseite eine zur Innenkontur 2 komplementäre Außenkontur 4 aufweist. Diese Außenkontur 4 ist in einem mittleren Bereich 3a des Innendorns 3 ausgebildet, axial nach links bzw. außen weist der Innendorn 3 einen nicht dargestellten äußeren Bereich ohne Außenkontur zur gemeinsamen Einspannung mit dem hinteren Ende 1a des Rohres 1 in ein Spannfutter 13. Axial nach rechts bzw. innen weist der Innendorn 3 einen inneren Bereich 3b mit gegenüber dem mittleren Bereich 3a kleineren Durchmesser auf, um angrenzend an die zu formende Innenkontur 2 des Rohres 1 den Außendurchmesser des Rohres 1 verringern zu können.
  • Nachdem der Innendorn 3 in das hintere Ende 1a des Rohres 1 eingesetzt worden ist, werden z.B. zwei symmetrisch am Umfang angeordnete Drückrollen 5 radial auf das hintere Ende 1a des Rohres 1 zugestellt und axial entlang des Innendornes 3 verfahren. Dadurch wird die Innenkontur 2 in das Rohr 1 eingeformt und axial angrenzend an diese eine Abstufung 6 mit Durchmesserverringerung am Rohr 1 erzeugt. Dabei werden selbstverständlich die Drückrollen 5 relativ zum Rohr 1 in Drehbewegung versetzt, d.h. entweder wird das Rohr 1 in Drehbewegung versetzt oder es werden angetriebene Drückrollen 5 verwendet.
  • Sofern aus geometrischen Gründen (Rohrlängung) und/oder Festigkeitsgründen erwünscht, wird das Rohr 1 dann axial abgestreckt, in dem die Drückrollen 5 in axialer Richtung unter radialer Zustellung gegen das Rohr 1 nach rechts verfahren werden. Dazu kann der Innendorn 3 durch einen Innendorn 3' ersetzt, der sich vom Innendorn 3 nur dadurch unterscheidet, dass der innere Bereich 3b' länger ist. Das Abstrecken kann alternativ auch ohne Innendorn erfolgen.
  • In Fig. 2 ist der an die Abstufung 6 angrenzende abgestreckte Bereich des Rohres 1 bereits dargestellt und mit 1b bezeichnet, obwohl die Figur 2 noch den Innendorn 3 in Eingriff zeigt. Tatsächlich erfolgt das Abstrecken aber erst nach Entnahme des Innendorns 3 und Einsetzen des Innendorns 3' (Fig. 3). Dabei kann in das offene vordere Ende 1c des Rohres 1 bereits ein Reitstock 7 eingeführt sein. Dieser Reitstock 7 kann federbeaufschlagt oder maschinell gesteuert sein. Der Reitstock 7 dient als Auflage für das vordere Ende 1c des Rohres 1, um durch radiales Zustellen der Drückrollen 5 einen konisch zulaufenden Bereich 8 zu erzeugen (Fig. 3).
  • Dieser konisch zulaufende Bereich 8 wird durch die Drückrollen 5 weiter in einen vorne noch offenen, zu einer Einführspitze 9 zulaufenden konischen Vorderabschnitt 10 umgeformt, wozu die Drückrollen 5 in Richtung zur Einführspitze 9 mehr und mehr radial gegen das Rohr 1 gedrückt werden.
  • Danach oder wenigstens zeitweise gleichzeitig mit der konischen Verformung des Vorderabschnittes 10 wird von Drückrollen 5' eine gewindeartige Kontur 11 an den Vorderabschnitt 10 angeformt, und zwar vorzugsweise nicht nur am Vorderabschnitt 10, sondern auch bereichsweise angrenzend an den zylindrischen, abgestreckten Bereich 1b des Rohres 1 (Fig. 4 und 5).
  • In Fig. 5 sind die Drückwalzvorgänge abgeschlossen und der Reitstock 7 ist aus dem Rohr 1 herausgezogen. Zur endgültigen Herstellung des Schraubfundamentes 12 zur Befestigung von Elementen im Erdreich ist es nunmehr nur noch erforderlich, das vordere Ende der Einführspitze 9 zu verschließen. Dies erfolgt durch geeignete Umformung, z.B. durch Zusammendrücken, Formstanzen oder Falzen und ggf. anschließendes Beschneiden.
  • Das endgültige Schraubfundament 12 ist in Fig. 6 dargestellt.
  • Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist es nicht erforderlich, dass zuerst die Innenkontur 2 erzeugt wird; dieser Verfahrensschritt kann auch zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden. Die Ausbildung der gewindeartigen Kontur 11 kann auch zumindest zeitweise gleichzeitig mit der Umformung des Vorderabschnittes 10 erfolgen. Die Innenkontur 2 kann auch zumindest teilweise durch Zusammendrücken des Spannfutters 13 bei eingesetztem Innendorn 3 (vor-)geformt werden.
    • Bezuaszeichenliste:
    • 1
    zylindrisches Rohr
    1a
    hinteres Ende
    1b
    abgestreckter Bereich
    1c
    vorderes Ende
    2
    Innenkontur
    3, 3'
    Innendorn
    3a,3a'
    mittlerer Bereich
    3b,3b'
    innerer Bereich
    4
    Außenkontur
    5
    Drückrollen
    6
    Abstufung
    7
    Reitstock
    8
    konisch zulaufender Bereich
    9
    Einführspitze
    9a
    vorderes Ende
    10
    Vorderabschnitt
    11
    gewindeartige Kontur
    12
    Schraubfundament
    13
    Spannfutter

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Schraubfundamentes (12) zur Befestigung von Elementen im Erdreich, bei welchem ein zylindrisches Rohr (1) als Ausgangsform bereitgestellt wird und anschließend an das zylindrische Rohr (1) spanlos ein zu einer Einführspitze (9) zulaufender konischer Vorderabschnitt (10) angeformt wird, wobei der Vorderabschnitt (10) wenigstens bereichsweise mit einer gewindeartigen Kontur (11) zum Einschrauben in das Erdreich versehen wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in ein hinteres Ende (1a) des Rohres (1) durch Drückwalzen eine Innenkontur (2) für ein Einschraubwerkzeug eingeformt wird und dass der Vorderabschnitt (10) und die gewindeartige Kontur (11) ausschließlich durch Drückwalzen geformt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (1) zunächst wenigstens bereichsweise abgestreckt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zunächst der Vorderabschnitt (10) und danach die gewindeartige Kontur (11) geformt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die gewindeartige Kontur (11) auch bereichsweise im an den Vorderabschnitt (10) angrenzenden Bereich (1b) des Rohres (1) geformt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Vorderabschnitt (10) und die gewindeartige Kontur (11) gleichzeitig geformt werden.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohr (1) während des Drückwalzens wenigstens zeitweise auf einem Innendorn (3, 3') angeordnet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein mehrteiliger Innendorn verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den Vorderabschnitt (10) während des Drückwalzens wenigstens zeitweise ein Reitstock (7) eingeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein federbeaufschlagter oder ein maschinell gesteuerter Reitstock (7) verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das vordere Ende (9a) der Einführspitze (9) nach dem Drückwalzen durch Umformung geschlossen wird.
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