NO830382L

NO830382L - SELF-TAKING MOUNTING FITTING.

Info

Publication number: NO830382L
Application number: NO830382A
Authority: NO
Inventors: Edwin John Skierski
Original assignee: Usm Corp
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1983-08-08
Also published as: JPS58146711A; AU559300B2; ES281729U; DE3303466A1; FR2521234A1; AU1115383A; IT8319426A0; DK47783A; SE8300548L; FR2521234B1; FI830206L; DK47783D0; IT1198422B; ZA83289B; GB8302942D0; NL8300383A; FI830206A0; GB2114922A; ES281729Y; CA1217368A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en roterende gjenget festeinnretning eller skrue og nærmere bestemt en festeinnretning av den type som borer et styrehull og danner gjen-ger i et arbeidsstykke uten behov for forboring, gjenging eller lignende. The present invention relates to a rotating threaded fastening device or screw and more specifically a fastening device of the type that drills a pilot hole and forms threads in a workpiece without the need for pre-drilling, threading or the like.

US-PS 3 395 603 tilhørende samme oppfinner og over-dratt til søkeren i foreliggende ansøkning, beskriver en borende og gjengedannende skrue som er fremstilt i store kvanta og som er blitt vel mottatt for anvendelse på områdene for bilproduksjon, metallbyggearbeider, verktøyfremstilling osv. Festeinnretningen omfatter generelt en styreende som har en tverrgående hovedakse og en tverrgående mindre akse, idet lengden av hovedaksen er vesentlig større enn den mindre akse. Et par riller er utformet i styreenden, som hver skaffer skjærende flater i det vesentlige tilgrensende hovedaksen og etterhengende flater i det vesentlige tilgrensende den mindre akse. US-PS 3,395,603 belonging to the same inventor and assigned to the applicant in the present application, describes a drilling and threading screw which is manufactured in large quantities and which has been well received for use in the areas of car manufacturing, metal construction, tool manufacturing, etc. The fastening device generally comprises a steering end which has a transverse major axis and a transverse minor axis, the length of the major axis being substantially greater than the minor axis. A pair of grooves are formed in the guide end, each providing cutting surfaces substantially adjacent to the major axis and trailing surfaces substantially adjacent to the minor axis.

Mens oppfinnelsen ifølge det ovennevnte patent hittil har vært anvendt på forskjellige dimensjonsområder for festeinnretninger og for forskjellige formål, er der oppstått et behov for en festeinnretning av den beskrevne type, hvor lengden av styreenden er ønsket vesentlig redusert, slik at den gjengede del av festeinnretningen strekker seg hovedsakelig nærmere spissen enn tilfellet er for den vesentlige del av anvendelsene for festeinnretningen. Det har imidlertid vist seg at ved å korte inn spissens lengde på festeinnretningen blir den etterhengende flate som vist i det nevnte patent når den bibeholdes som en hovedsakelig plan flate som omtalt, hellende i en vinkel som i høy grad hindrer strømmen av spon frembragt ved boreoperasjonen under utformningen av åpningen. While the invention, according to the above-mentioned patent, has so far been used in different dimension ranges for fastening devices and for different purposes, a need has arisen for a fastening device of the type described, where the length of the control end is desired to be significantly reduced, so that the threaded part of the fastening device extends mainly closer to the tip than is the case for the essential part of the applications for the fastening device. However, it has been found that by shortening the length of the tip of the fastening device, the trailing surface as shown in the said patent when it is maintained as a substantially flat surface as discussed, is inclined at an angle which greatly hinders the flow of chips produced by the drilling operation during the design of the opening.

I betraktning av ovenstående er det et formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe tilveie en borende og gjengedannende festeinnretning med en borespiss med en form som bidrar til fjernelse av sponene frembragt ved boreoperasjonen og som kan anvendes innenfor et vidt område av borespiss-dimensjoner. In view of the above, it is an object of the present invention to provide a drilling and threading fastening device with a drill tip with a shape that contributes to the removal of the chips produced by the drilling operation and which can be used within a wide range of drill tip dimensions.

Ovennevnte formål og ytterligere formål som vil fremgå etter hvert som beskrivelsen skrider frem, oppnås ved å skaffe tilveie en borende og gjengedannende festeinnretning som omfatter en bakre gjenget tange og en styreende, idet styreenden har en tverrgående hovedakse og en tverrgående mindre akse, hvori et par riller strekker seg i lengderetningen i styreenden for å gi et par skjærende flater. Hver av de skjærende flater er bueformet i lengderetningen for å skaffe korrekt stigning for boring og rillene er slik orien-tert at de skjærende flater ligger hovedsakelig langs det plan som defineres av hovedaksen for styreenden og grenser opp til hovedaksen. De skjærende kanter som hører til de skjærende flater beskriver en sirkel med en større diameter enn den mindre akse når festeinnretningen roteres, og etterhengende flater dannet av rillene ligger hovedsakelig langs den mindre akse og grenser inntil denne. Godset mellom de etterhengende og skjærende flater har økende bredde i en radi-al retning fra den etterhengende flate til de skjærende flater, hvorved godset ikke vil få kontakt med sideveggen i et styrehull dannet av de skjærende flater. Festeinnretningen er forsynt med en forbedring som omfatter at de etterhengende flater er bueformet i lengderetningen av festeinnretningen for å gi klaring for materialspon frembragt under boreoperasjonen. The above-mentioned object and further objects that will become apparent as the description progresses are achieved by providing a drilling and threading fastening device comprising a rear threaded pincer and a guide end, the guide end having a transverse main axis and a transverse minor axis, in which a pair grooves extend longitudinally at the steering end to provide a pair of cutting surfaces. Each of the cutting surfaces is arc-shaped in the longitudinal direction to provide the correct pitch for drilling and the grooves are oriented such that the cutting surfaces lie mainly along the plane defined by the main axis of the steering end and borders up to the main axis. The cutting edges belonging to the cutting surfaces describe a circle with a larger diameter than the minor axis when the fastening device is rotated, and trailing surfaces formed by the grooves lie mainly along the minor axis and border it. The goods between the trailing and cutting surfaces have increasing width in a radial direction from the trailing surface to the cutting surfaces, whereby the goods will not come into contact with the side wall in a guide hole formed by the cutting surfaces. The fastening device is provided with an improvement which includes that the trailing surfaces are arc-shaped in the longitudinal direction of the fastening device to provide clearance for material chips produced during the drilling operation.

For en mer fullstendig forståelse av oppfinnelsen henvises til tegningene i forbindelse med beskrivelsen av en foretrukket utførelse, idet fig. 1 er et oppriss av en borende og gjengedannende festeinnretning konstruert i samsvar med teknikkens stand, fig. 2 er et sideriss av den tidligere kjente festeinnretning på fig. 1 vist 9 0° dreiet i forhold til fig. 1, fig. 3 er et enderiss av den tidligere kjente festeinnretning på fig. 1 og 2, fig. 4 er et endeperspektivriss av en borende og gjengedannende festeinnretning konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse, fig. 5 er et sideriss og viser festeinnretningen på fig. 4, fig. 6 er et oppriss av festeinnretningen på fig. 4 og 5 dreiet 9 0° i forhold til fig. 5, og fig. 7 er et enderiss av festeinnretningen vist på fig. 4 til og med 6 og viser ytterligere detaljer ved oppfinnelsen. For a more complete understanding of the invention, reference is made to the drawings in connection with the description of a preferred embodiment, as fig. 1 is an elevation of a drilling and threading fastening device constructed in accordance with the state of the art, fig. 2 is a side view of the previously known fastening device in fig. 1 shown 9 0° rotated in relation to fig. 1, fig. 3 is an end view of the previously known fastening device in fig. 1 and 2, fig. 4 is an end perspective view of a drilling and threading fastening device constructed in accordance with the present invention, fig. 5 is a side view and shows the fastening device in fig. 4, fig. 6 is an elevation of the fastening device in fig. 4 and 5 rotated 90° in relation to fig. 5, and fig. 7 is an end view of the fastening device shown in fig. 4 through 6 and show further details of the invention.

På fig. 1, 2 og 3 som viser teknikkens stand, er vist en kjent festeinnretning av typen for boring og gjenge-skjæring, hovedsakelig som beskrevet i det allerede nevnte US-PS 3 395 603. In fig. 1, 2 and 3 which show the state of the art, a known fastening device of the type for drilling and thread-cutting is shown, mainly as described in the already mentioned US-PS 3 395 603.

Festeinnretningen omfatter generelt et skruelegeme 10 med en avlang tange 12 med et hode 14 i et stykke med en bakre ende av samme. Skruelegemet 10 er videre utstyrt med en styreende 16 med hovedsakelig elliptisk tverrsnittsform. The fastening device generally comprises a screw body 10 with an elongated forceps 12 with a head 14 in one piece with a rear end thereof. The screw body 10 is further equipped with a guide end 16 with a mainly elliptical cross-sectional shape.

På samme måte som i den kjente konstruksjon som er nevnt her, er uttrykket elliptisk i dette tilfelle anvendt bare for be-skrivelse og fremvisning og er ikke tenkt i rent matematisk forstand. Slisser eller spor 18 og 19 som strekker seg i lengderetningen og med lignende konstruksjon er utformet i motsatte kvadranter av styreenden 16. Rillen 18 er avgrenset av en skjærende flate 20 med skjærekanter 22, 24 og av en etterhengende flate 26. Rillen 19 er avgrenset av en skjærende flate 28 med skjærekanter 3 0 og 3 2 og av en etterhengende flate 34. Skjæreflåtene 20 og 28 er svakt buet og ligger hovedsakelig i et plan som har en liten grad av vinkelform i forhold til skruens lengdeakse for å lette fjernelse av materiale fra skjærekantene under skjæreoperasjonen. Flatenes 20 og 28 kontur som vist på fig. 3, gir den korrekte skjærevinkel og stigning på skjærekantene 22 og 24. De etterhengende flater 26 og 34 er vinkelformet anbragt i forhold til skruens lengdeakse for å lette bortføring av materiale fjer-net under skjæreoperasjonen. In the same way as in the known construction mentioned here, the expression elliptical in this case is used only for description and presentation and is not intended in a purely mathematical sense. Slots or grooves 18 and 19 extending in the longitudinal direction and of similar construction are formed in opposite quadrants of the guide end 16. The groove 18 is bounded by a cutting surface 20 with cutting edges 22, 24 and by a trailing surface 26. The groove 19 is bounded by a cutting face 28 with cutting edges 30 and 32 and of a trailing face 34. The cutting faces 20 and 28 are slightly curved and lie mainly in a plane which has a small degree of angular shape in relation to the longitudinal axis of the screw to facilitate the removal of material from the cutting edges during the cutting operation. The contour of the surfaces 20 and 28 as shown in fig. 3, gives the correct cutting angle and pitch on the cutting edges 22 and 24. The trailing surfaces 26 and 34 are angularly arranged in relation to the screw's longitudinal axis to facilitate removal of material removed during the cutting operation.

På fig. 3 er vist at den maksimale bredde av de skjærende flater 20 eller 28 er større enn den maksimale bredde av de etterhengende flater 26 eller 34. De skjærende flater 20 og 28 ligger generelt forskutt fra og parallelt med den tverrgående hovedakse a for den ellipseformede styreende for å avgrense hovedaksen. De etterhengende flater 26 og 34 ligger i et lignende forhold til den tverrgående akse b. Et styrehull skåret av skjærekantene 22, 24 og 30, 32 vil derfor ha en større diameter enn styreendens mindre akse b. Således vil de etterhengende flater 26 og 34 som avgrenser den mindre akse b, ikke strekke seg radialt utover så langt at de får kontakt med sideveggene i et styrehull skåret av skjærekantene. På lignende måte vil de buede deler av styreenden mellom de skjærende og etterhengende flater, betegnet som gods 36 og 38 heller ikke få kontakt med sideveggene i et styrehull. In fig. 3, it is shown that the maximum width of the cutting surfaces 20 or 28 is greater than the maximum width of the trailing surfaces 26 or 34. The cutting surfaces 20 and 28 are generally offset from and parallel to the transverse main axis a of the elliptical guide end for to delineate the main axis. The trailing surfaces 26 and 34 lie in a similar relationship to the transverse axis b. A guide hole cut by the cutting edges 22, 24 and 30, 32 will therefore have a larger diameter than the minor axis b of the guide end. Thus, the trailing surfaces 26 and 34 which delimiting the minor axis b, do not extend radially outward so far that they come into contact with the side walls of a guide hole cut by the cutting edges. In a similar way, the curved parts of the guide end between the cutting and trailing surfaces, denoted as goods 36 and 38, will also not come into contact with the side walls of a guide hole.

Beskrivelsen av fig. 1-3 hittil gjelder konstruksjonen vist i US-PS 3 395 603 og ytterligere omtale med hen-syn til fordeler og detaljer ved konstruksjonen vil kunne finnes i dette patent. The description of fig. 1-3 so far apply to the construction shown in US-PS 3 395 603 and further mention with regard to advantages and details of the construction can be found in this patent.

Med henvisning til fig. 4 - 7 er det vist en festeinnretning som ligner på den ovenfor beskrevne, men som omfatter læren ifølge foreliggende oppfinnelse. With reference to fig. 4 - 7 shows a fastening device similar to the one described above, but which includes the teachings according to the present invention.

På fig. 4 - 7 er vist en festeinnretning med et skruelegeme 110 som omfatter en tangedel 112 og en styreende 116. Festeinnretningen er videre forsynt med i lengderetningen forløpende spor eller riller 118 og 119 utformet i motsatte kvadranter av styreenden 116. Rillen 118 er delvis definert ved en skjærende flate 120 med skjærekanter 122 og 124. På samme måte er rillen 119 delvis definert ved den skjærende flate 128 med skjærekanter 130 og 132. De buefor-mede deler av styreenden 116 som er definert ved de skjærende flater 120 og 128, er her betegnet som gods 146 og 148. In fig. 4 - 7 shows a fastening device with a screw body 110 which comprises a pliers part 112 and a guide end 116. The fastening device is further provided with longitudinally extending grooves or grooves 118 and 119 designed in opposite quadrants of the guide end 116. The groove 118 is partially defined by a cutting surface 120 with cutting edges 122 and 124. Similarly, the groove 119 is partially defined by the cutting surface 128 with cutting edges 130 and 132. The arc-shaped parts of the guide end 116 which are defined by the cutting surfaces 120 and 128 are here designated as goods 146 and 148.

Den så langt beskrevne festeinnretning er i sin konstruksjon lik den tidligere kjente festeinnretning beskrevet i det foregående og vist på fig. 1 - 3, idet like deler har fått de samme henvisningstall med tilføyelsen av et ettall satt foran. The fastening device described so far is in its construction similar to the previously known fastening device described above and shown in fig. 1 - 3, as equal parts have been given the same reference numbers with the addition of a number one placed in front.

Med henvisning til fig. 6 er lengden L av styreenden 116 vist målt fra spissen av styreenden til den siste gjenge betegnet T. Som nevnt ovenfor er det ved mange an-vendelser av festeinnretningen ønskelig at lengden L minskes for å gi større inntrengning av gjengene anordnet på festeinnretningens tange, mens man fortsatt bibeholder standard-lengden av festeinnretningen. I dette tilfelle vil den vinkel som den etterhengende flate 26 eller 34 ved den kjente festeinnretning danner i forhold til den overflate som festeinnretningen påføres, bli mindre, hvilket gir et mindre areal hvor borespon kan fjernes gjennom rillen 18 eller 19 ved den tidligere kjente festeinnretning. Denne situasjon fører til en tilstopping av rillen med boret materiale og kan sinke boretiden for festeinnretningen som derved frembringer en mindre ønsket festeoperasjon. With reference to fig. 6, the length L of the guide end 116 is shown measured from the tip of the guide end to the last thread denoted T. As mentioned above, in many applications of the fastening device, it is desirable that the length L be reduced to provide greater penetration of the threads arranged on the fastening device's tongs, while the standard length of the fastening device is still maintained. In this case, the angle that the trailing surface 26 or 34 of the known fastening device forms in relation to the surface on which the fastening device is applied will be smaller, which gives a smaller area where drill chips can be removed through the groove 18 or 19 of the previously known fastening device. This situation leads to clogging of the groove with drilled material and can reduce the drilling time for the fastening device, which thereby produces a less desirable fastening operation.

I den forbedrede festeinnretning vist på fig. 4 -In the improved fastening device shown in fig. 4 -

7 er dette problem avhjulpet ved å frembringe etterhengende flater 4 0 og 42 konstruert på en måte som gir et større volum av rom gjennom hvilket boremateriale kan gå og skaffe en flate som fører borematerialet oppover og bort fra styreenden 116 på skruelegemet 110. 7, this problem is remedied by producing trailing surfaces 40 and 42 constructed in a way that provides a larger volume of space through which drilling material can pass and provide a surface that leads the drilling material upwards and away from the control end 116 of the screw body 110.

Som det vil bemerkes på fig. 7 er de etterhengende flater 40 eller 42 utformet på et plan som befinner seg i en vinkel Jf i forhold til planet for festeinnretningens 110 sen-terlinje som danner 9 0° med planet for de skjærende flater 120 respektive 128. Det vil si at planet for de etterhengende flater 40 eller 42 er anbragt i en vinkel på 9 0 pluss Jfr" fra den skjærende flate 120 eller 128. I praksis er vinkelen ^vanligvis i området på 15° og vinkelen for den etterhengende flate 40 eller 42 med den skjærende flate 120 eller 128 er 105°. Denne vinkel har vært anvendt ved tidligere kjente konstruksjoner, men har i seg selv ikke avhjulpet de ovenfor beskrevne problemer når de etterhengende flater 40 eller 42 er anbragt i en ytterst spiss vinkel i forhold til arbeidets overflate som skal bores med festeinnretningen. As will be noted in fig. 7, the trailing surfaces 40 or 42 are designed on a plane which is at an angle Jf in relation to the plane of the center line of the fastening device 110 which forms 90° with the plane of the cutting surfaces 120 and 128 respectively. That is to say that the plane of the trailing surfaces 40 or 42 are arranged at an angle of 90 plus Cfr" from the cutting surface 120 or 128. In practice, the angle is usually in the range of 15° and the angle of the trailing surface 40 or 42 with the cutting surface 120 or 128 is 105°. This angle has been used in previously known constructions, but has not in itself remedied the problems described above when the trailing surfaces 40 or 42 are placed at an extremely acute angle in relation to the surface of the work to be drilled with the fastening device.

I den foreliggende utførelse er der dannet en radius R på en sammenhengende måte og er konstant fra spissen av festeinnretningen til et punkt hovedsakelig nær den siste gjenge T på festeinnretningen. Radien R som kan ha en til-strekkelig lengde til å oppnå den nødvendige klaring påkrevet for fjernelse av spon, er utformet i rett vinkel til et tenkt plan 105° fra det for den skjærende flate 120 eller 128 langs en linje hovedsakelig langs den for senterlinjen vist på fig. 6. Det vil si at det tenkte plan nevnt ovenfor ville være planet for den etterhengende flate ifølge den tidligere kjente teknikk. I praksis har det vist seg at en radius R som er hovedsakelig lik den anvendt for flatene 120 og 128 for å gi den korrekte skjærevinkel ved de skjærende kanter, gir tilfredsstillende avlastning for å tillate en jevn strøm av materiale gjennom rillene 118 og 119. In the present embodiment, a radius R is formed in a continuous manner and is constant from the tip of the fastening device to a point substantially near the last thread T of the fastening device. The radius R which may be of sufficient length to achieve the necessary clearance required for chip removal is formed at right angles to an imaginary plane 105° from that of the cutting surface 120 or 128 along a line substantially along that of the centerline shown in fig. 6. That is, the imaginary plane mentioned above would be the plane of the trailing surface according to the prior art. In practice, it has been found that a radius R substantially equal to that used for the faces 120 and 128 to provide the correct cutting angle at the cutting edges provides satisfactory relief to permit a smooth flow of material through the grooves 118 and 119.

I virkeligheten skaffer den sammenhengende bue-formede flate i festeinnretningens lengderetning en klaring for spon som må fjernes under boreoperasjonen og likeledes en flate som bidrar til fjernelse av spon på en kontinuerlig måte fra den åpning som bores med festeinnretningen 110. Således er formålet med oppfinnelsen oppnådd ved den enkle utvei å danne en sammenhengende bueformet flate på den etterhengende flate 40 og 42 på festeinnretningen i likhet med den for de skjærende flater 120 og 128 på festeinnretningen, hvilke tjener det formål å skaffe det økte område påkrevet for fjernelse av spon under boreoperasjonen og en flate som i alle henseende bidrar til å fjerne sponene dannet ved den borende festeinnretning oppover og bort fra åpningen. In reality, the continuous arc-shaped surface in the longitudinal direction of the fastening device provides a clearance for chips that must be removed during the drilling operation and likewise a surface that contributes to the removal of chips in a continuous manner from the opening that is drilled with the fastening device 110. Thus, the purpose of the invention has been achieved by the simple expedient of forming a continuous arcuate surface on the trailing surfaces 40 and 42 of the fixture similar to that of the cutting surfaces 120 and 128 of the fixture, which serve the purpose of providing the increased area required for chip removal during the drilling operation and a surface which in all respects helps to remove the chips formed by the drilling fastener upwards and away from the opening.

Claims

1. Rotating threaded drilling and threading screw with a threaded pincer and a guide end, in which a number of longitudinally extending grooves are arranged, and where the guide end in its cross-section has a minor axis and a major axis and cutting surfaces formed by the longitudinally extending grooves lie in a plane of the main axis and bordering the same, characterized by a pair of trailing surfaces (40, 42) formed by said grooves (118, 119), each of the trailing surfaces (40, 42) being an arc-shaped surface with a substantially constant radius (R) throughout its length and which extends from a point near the tip of the guide end (116) to a point near the threaded tongs (112).

2. Screw or fastening device according to claim 1, characterized in that the cutting surface (120, 128) and the trailing surface (40, 42) have substantially the same arc shape.

3. Screw or fastening device according to claim 1, characterized in that each trailing surface (40, 42) and the cutting surface (120, 128) form an angle of more than 100° at the tip of the fastening device.