PL180600B1

PL180600B1 - Szyna kotwiaca dla techniki budowlanej i sposób wytwarzania szyny kotwiacej PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180600B1
Application number: PL96315406A
Authority: PL
Inventors: Klaus Froehlich
Original assignee: Halfen Gmbh & Co Kg
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 2001-03-30
Also published as: CZ219996A3; PL315406A1; KR970006938A; HUP9602028A3; CN1078290C; HUP9602028A2; JPH09177184A; FI113680B; KR100570406B1; NO962733D0; HU9602028D0; CZ291971B6; DE59509067D1; NO313424B1; ATE199426T1; CN1145969A; HU219647B; EP0758039B1; DK0758039T3; US5729951A

Abstract

1. Szyna kotwiaca dla techniki budowlanej, skladajaca sie z szyny ksztaltowej i zamocowanych na niej kotew, przy czym szyna ksztaltowa ma w przyblizeniu przekrój w ksztalcie litery U, a jej ramiona maja zagiete, zwrócone ku sobie konce, które ograniczaja wzdluzna szczeline, zas na grzbie- cie szyny znajduja sie skierowane na zewnatrz prze- tloczenia, z których kazde zawiera otwór, którego krawedz jest poszerzona w ksztalcie podwójnego stozka na zewnatrz i do wewnatrz, przy czym kazda z kotew zawiera leb i cylindryczny trzpien ze stopa, która po odksztalceniu plastycznym, zwlaszcza za pomoca speczania kotwy, jest zamocowana ksztal- towo w otworze jednego z przetloczen, znamienna tym, ze kotwy (2) przed ich zamocowaniem na szynie ksztaltowej (1) maja, poczawszy od lba (9) na calej swej dlugosci, przekrój mniejszy niz otwór (8) na jego górnej krawedzi (8c), a po zamocowaniu otaczaja stopa (11; 11 A) krawedz otworu (8) wy- lacznie wskutek odksztalcenia plastycznego. Fig. 2A PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest szyna kotwiąca dla techniki budowlanej i sposób wytwarzania szyny kotwiącej.

W znanej szynie kotwiącej tego typu (opis europejski 226 710 BI) wkładane w szynę kształtową kotwy są tak ukształtowane, że stopa w rodzaju stożkowej śruby ze łbem wpuszczanym łączy się z odcinkiem cylindrycznym, który przechodzi odsądzeniem w cylindryczny trzpień kotwy. Stożkowy odcinek stopy jest dopasowany do wewnętrznej powierzchni przetłoczenia w szynie. Kotwa jest wkładana w otwór przetłoczenia przez wzdłużną szczelinę szyny, tak że stożkowy odcinek leży dokładnie dopasowany w przetłoczeniu, podczas gdy graniczący z nim odcinek cylindryczny jest otoczony przez rozszerzającą się na zewnątrz krawędź otworu. Kotwa jest celem zamocowania tak spęczona, że odcinek cylindryczny odkształca się plastycznie, przylegając wskutek tego do poszerzonej na zewnątrz krawędzi otworu, co powoduje powstanie połączenia kształtowego między kotwą i szyną kształtową. Kształtowanie kotwy osadzanej w szynie kształtowej wymaga precyzyjnego i kosztownego sposobu wytwarzania zarówno kotwy, jak też szyny kształtowej, których stożkowe odcinki muszą być wzajemnie dopasowane.

W innej znanej szynie kotwiącej (opis europejski nr 400 588 Al) kotwy są dwuczęściowe. Trzpień kotwy wraz z łbem kotwy jest wykonany z taniej stali konstrukcyjnej, zaś stopa kotwy ze stali nierdzewnej, przy czym stopa kotwy jest zaopatrzona w kołnierz do oparcia na krawędzi cylindrycznego otworu, który znajduje się w przetłoczeniu grzbietu szyny. Kotwa jest wkładana w szynę kształtową od zewnątrz, tak że opiera się kołnierzem stopy na grzbiecie szyny, a następnie leżąca wewnątrz szyny część stopy kotwy jest odkształcana poprzez spęczanie, przy czym materiał dopasowuje się do wewnętrznej powierzchni przetłoczenia w szynie. Również to wykonanie szyny kotwiącej wymaga drogiego oprzyrządowania, co zwiększa jego koszty.

Celem wynalazku jest zmniejszenie do minimum kosztów materiałowych i kosztów wytwarzania szyny kotwiącej, przy czym należy zapewnić dotychczasową wytrzymałość kotwy na rozciąganie oraz wytrzymałość połączenia między kotwą i szyną kształtową.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku dzięki temu że szyna kotwiąca dla techniki budowlanej, składająca się z szyny kształtowej i zamocowanych na niej kotew, przy czym szyna kształtowa ma w przybliżeniu przekrój w kształcie litery U, a jej ramiona mają zagięte, zwrócone ku sobie końce, które ograniczają wzdłużną szczelinę, zaś na grzbiecie szyny znajdują się skierowane na zewnątrz przetłoczenia, z których każde zawiera otwór, którego krawędź jest poszerzona w kształcie podwójnego stożka na zewnątrz i do wewnątrz, przy czym każda z kotew zawiera łeb i cylindryczny trzpień ze stopą, która po odkształceniu plastycznym, zwłaszcza za pomocą spęczania kotwy, jest zamocowana kształtowo w otworze jednego z przetłoczeń, charakteryzuje się tym, że kotwy przed ich zamocowaniem na szynie kształtowej mają począwszy od łba na całej swej długości, przekrój mniejszy niż otwór na jego górnej krawędzi a po zamocowaniu otaczają stopą krawędź otworu wyłącznie wskutek odkształcenia plastycznego.

Powierzchnia kotew jest, począwszy od łba aż po stopę gładka, to znaczy pozbawiona nierówności a stopa kotwy ma w stanie nieodkształconym gładką to znaczy pozbawioną nierówności, powierzchnię.

Łeb kotwy jest uformowany na trzpieniu kotwy zazwyczaj poprzez spęczanie.

Zgodnie z wynalazkiem, w obszarze przejściowym pomiędzy trzpieniem i stopą kotwy znajduje się kołnierz lub pierścieniowy rowek.

Trzpień i stopa a także, korzystnie, łeb kotwy mają w stanie nieodkształconym jednakowy przekrój na całej długości kotwy.

Korzystnie, stopa kotwy ma przekrój większy niż trzpień kotwy i w stanie nieodkształconym ma względem niego schodkowe odsądzenie.

Kotwy są podparte przez stopę w wyniku jej odkształcenia plastycznego, w zewnętrznym, poszerzonym stożkowo na zewnątrz, obszarze krawędzi otworu, względem sił osiowych, jakie oddziałują na kotwę w kierunku wzdłużnej szczeliny szyny kształtowej.

Stopa kotwy lub spłaszczony obszar przejściowy pomiędzy stopą i trzpieniem kotwy zachodzą na zewnętrzny obszar krawędzi otworu tworząc z nim połączenie kształtowe.

180 600

W rowek pierścieniowy uformowanej na stopie kotwy wchodzi, utworzony w wyniku odkształcenia plastycznego, zwłaszcza spęczania, wałek krawędzi otworu, tworząc z nim połączenie kształtowe.

W szynie kotwiącej według wynalazku, kotwy można wykonać w bardzo łatwy sposób, co obniża koszty ich wytwarzania jako produktu seryjnego, przy czym wymiary przekroju trzpienia kotwy należy dobierać w zależności od dopuszczalnej siły rozciągającej. Trzpień i stopa kotwy mają zazwyczaj jednakowy przekrój cylindryczny. Nie jest wymagane specjalne kształtowanie elementu oporowego przy wkładaniu kotwy w szynę. Ponieważ stopa kotwy otacza po jej zamocowaniu, mającą kształt podwójnego stożka, krawędź otworu w przetłoczeniu szyny kształtowej wyłącznie wskutek odkształcenia plastycznego, utworzone w ten sposób połączenie kształtowe zabezpiecza kotwę przed przesuwami w obu kierunkach. Zewnętrzny odkształcony odcinek, osadzony na poszerzonej na zewnątrz części krawędzi, zabezpiecza przy tym kotwę przed wypadaniem z szyny kształtowej z jej szczeliny wzdłużnej, podczas gdy drugi odkształcony odcinek stopy kotwy przylega do poszerzonego do wewnątrz odcinka krawędzi otworu, a wewnętrzny odcinek stopy kotwy jest wskutek odkształcenia plastycznego całkowicie dopasowany do przetłoczenia w grzbiecie szyny i wprowadza, działające na kotwę, siły rozciągające w szynę kształtową.

Sposób wytwarzania szyny kotwiącej według wynalazku charakteryzuje się tym, że w grzbiecie mającej kształt litery U i zaopatrzonej w zagięte ramiona do utworzenia wzdłużnej szczeliny szyny kształtowej wycina się kołowe otwory i w każdy otwór wsuwa się od zewnątrz kotwę o kołowym przekroju tak głęboko, że jej stopa kończy się powyżej wzdłużnej szczeliny w wewnętrznej przestrzeni szyny kształtowej. Kotwę ustawia się w jej położeniu za pomocą co najmniej dwuczęściowej matrycy i następnie stopę kotwy odkształca się poprzez spęczanie. Otaczające otwory szyny kształtowej obszary grzbietu szyny odkształca się za pomocą tłoczenia w stożkowe, skierowane do góry przetłoczenia, tak, że krawędzie otworów są poszerzone na zewnątrz i do wewnątrz w kształcie stożka ściętego. Matryca przylega od zewnątrz podczas spęczania swymi częściami do części stożkowego przetłoczenia i wraz z poszerzonym stożkowo na zewnątrz obszarem krawędzi otworu ogranicza pierścieniową szczelinę tak, że spęczony materiał stopy kotwy wypełnia wewnętrzną przestrzeń przetłoczenia aż po jej wewnętrzną ściankę stożkową i wpływa częściowo w pierścieniową szczelinę.

Korzystnie, części matrycy przylegają swą, częściowo stożkową, wewnętrzną powierzchnią do stożkowej powierzchni zewnętrznej przetłoczenia szyny kształtowej opierając się poza tym zazwyczaj swą, ukształtowaną w postaci części pierścienia, dolną powierzchnią czołową na grzbiecie szyny kształtowej w obszarze graniczącym z przetłoczeniem tak, że te powierzchnie części matrycy tworzą podczas spęczania stopy kotwy łożysko oporowe.

Częściowo stożkowe powierzchnie wewnętrzne części matrycy wystąją poza górną krawędź otworu szyny kształtowej w kierunku kotwy tak, że pierścieniowa szczelina ma w osiowym przekroju matrycy kształt w przybliżeniu trójkątny.

Korzystnie, częściowo stożkowe powierzchnie wewnętrzne części matrycy wycina się w obszarze przejścia do częściowo cylindrycznych, otaczających trzpień kotwy, powierzchni wewnętrznych tak, że pierścieniowa szczelina jest ograniczona przez promieniową powierzchnię czołową oraz częściowo cylindryczną powierzchnię boczną części matrycy i rozciąga się promieniowo na zewnątrz poza górną krawędź otworu.

Z częściowo stożkowymi powierzchniami wewnętrznymi łączą się, skierowane do wewnątrz od górnej krawędzi otworu promieniowe powierzchnie czołowe części matrycy, które wraz z poszerzonym stożkowo na zewnątrz obszarem krawędzi otworu ograniczają szczelinę pierścieniową.

Według dalszej cechy sposobu, łeb kotwy kształtuje się poprzez spęczanie w matrycy w postaci pogrubionej części kotwy mającej przed spęczaniem kształt cylindra o stałym przekroju.

Zgodnie z kolejnym sposobem wytwarzania szyny kotwiącej według wynalazku, w grzbiecie mającej kształt litery U i zaopatrzonej w zagięte ramiona do utworzenia wzdłużnej szczeliny szyny kształtowej wycina się kołowe otwory i w każdy otwór wsuwa się od zewnątrz kotwę o kołowym przekroju tak głęboko, że jej stopa kończy się powyżej wzdłużnej

180 600 szczeliny w wewnętrznej przestrzeni szyny kształtowej. Kotwę ustawia się w jej położeniu za pomocą co najmniej dwuczęściowej matrycy i następnie stopę kotwy odkształca się poprzez spęczanie. Otaczające otwory szyny kształtowej obszary grzbietu szyny odkształca się za pomocą tłoczenia w stożkowe, skierowane do góry przetłoczenia tak, że krawędzie otworów są poszerzone na zewnątrz i do wewnątrz w kształcie stożka ściętego. Matryca przylega od zewnątrz podczas spęczania swymi częściami do części stożkowego przetłoczenia a rowek pierścieniowy kotwy leży wewnątrz poszerzonego stożkowo na zewnątrz obszaru krawędzi otworu tak, że spęczony materiał stopy kotwy wypełnia wewnętrzną przestrzeń przetłoczenia aż po jego stożkową ściankę wewnętrzną, przy czym jednocześnie materiał szyny kształtowej dociska się na krawędzi otworu tak, że wpływa on w pierścieniowy rowek kotwy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat części szyny kotwiącej z osadzonymi kotwami w widoku perspektywicznym, fig. 2A i 2B - kotwę o stałym aż po łeb przekroju cylindrycznym, fig. 3A i 3B - kotwę z cylindrycznym trzpieniem i cylindryczną stopą o większym przekroju, fig. 4A i 4B - kotwę o stałym aż po łeb przekroju cylindrycznym z uformowanym kołnierzem, fig. 5A i 5B - kotwę, która jako nieodkształcony półfabrykat ma stały przekrój cylindryczny, z widokiem matrycy (fig. 5B), fig. 5C - przekrój wzdłuż V-V na fig. 5B, fig. 6A - kotwę o trzpieniu cylindrycznym, uformowanym wewnątrz matrycy, w przekroju osiowym, fig. 6B - dolny koniec kotwy według fig. 6A w przekroju osiowym, prostopadłym do fig. 6A, fig. 6C - przekrój wzdłuż VI-VI na fig. 6B, fig. 7A i 7B - kotwę o stałym aż po łeb przekroju cylindrycznym z rowkiem pierścieniowym.

Na fig. 1 przedstawiony jest w widoku perspektywicznym schemat części szyny kotwiącej, która składa się z szyny kształtowej 1 i osadzonych w niej kotew 2 i 2A. Szyna kształtowa 1 ma, rozciągającą się na całej jej długości, szczelinę wzdłużną 3, ograniczoną zagiętymi końcami 4a i 5a jej obu ramion 4 lub 5. Naprzeciw wzdłużnej szczeliny 3 leży grzbiet 6 szyny kształtowej. W grzbiecie 6 szyny znajdują się, skierowane na zewnątrz i zwężające się stożkowo na zewnątrz, przetłoczenia 7, z których każde ma centralny kołowy otwór 8, przez który przekładana jest odpowiednia kotwa 2 lub 2A. Kotwa 2 ma uformowany poprzez spęczanie łeb 9. Łeb kotwy 2A stanowi nakręcona nakrętka 9A. Takie wykonanie kotwy może nadawać się do specjalnych zastosowań; z uwagi na koszty zaleca się jednak wykonanie kotwy 2 ze spęczonym łbem 9.

Linia I-I oznacza przekrój, na którym przedstawione są, opisane poniżej, przykłady wykonania szyny kotwiącej.

Figura 2A ukazuje kotwę 2 z uformowanym łbem 9, trzpieniem 10 i stopą 11 po włożeniu w szynę kształtową 1 w pozycji, przygotowanej do spęczania. Przetłoczenie 7 w grzbiecie szyny kształtowej 1 zwęża się stożkowo ku górze i zawiera otwór 8, którego krawędź ma kształt podwójnego stożka, przy czym zewnętrzny obszar 8a krawędzi jest poszerzony stożkowo na zewnątrz, a wewnętrzny obszar 8b krawędzi do wewnątrz. To przetłoczenie 7 wykonane zostało w przykładzie wykonania przed włożeniem kotwy 2 w szynę 1 w ten sposób, że obszar otaczający otwór 8 został przetłoczony. Stożkowe przetłoczenie 7 można jednak wykonać także w trakcie mocowania kotwy w szynie, spęczając przechodzący przez otwór koniec kotwy, co będzie przedmiotem dalszego opisu.

Górna krawędź 8c otworu 8 ma wskutek odkształcenia, w trakcie którego powstaje przetłoczenie 7, większą średnicę niż dolna krawędź 8d, która wyznacza najmniejszy przekrój otworu 8. Wewnętrzny obszar 8b krawędzi otworu 8 ogranicza, mającą kształt stożka ściętego, przestrzeń 12, która stanowi poszerzenie, mającej poza tym przekrój prostokątny, wewnętrznej przestrzeni 13 szyny kształtowej.

Trzpień 10 i stopa 11 kotwy 2 mają kształt cylindryczny o jednakowym kołowym przekroju na całej długości trzpienia i stopy. Uformowany łeb 9 jest również cylindryczny. Kotwa formowana w taki sposób jest bardzo tania jako produkowany seryjnie trzpień stalowy. Gatunek stali i średnica kotwy są dobierane każdorazowo w zależności od zadanego obciążenia rozciągającego.

Na fig. 2B widoczna jest matryca 14, składająca się z dwóch, stanowiących lustrzane odbicie, części 15 i 15' matrycy, które są przesuwane do siebie i od siebie. Obie części matry

180 600 cy mają wewnętrzne powierzchnie 15a w kształcie wycinków koła, którymi jako szczęki zaciskowe otaczają trzpień 10 kotwy 2 w roboczym położeniu matrycy 14. Wewnętrzne powierzchnie 15a są na dolnym końcu matrycy poszerzone w mającą kształt części stożka powierzchnię 15b, która jest dopasowana do zewnętrznej powierzchni przetłoczenia 7 szyny kształtowej, mającej komplementarny kąt wierzchołkowy. Na graniczącą z przetłoczeniem 7 część grzbietu 6 szyny kształtowej nasadzone są w roboczym położeniu matrycy 14 części 15 i 15' matrycy, opierające się o nią dolnymi powierzchniami 15c. Powierzchnie 15b i 15c oraz górne, wsparte o łeb 9 kotwy, powierzchnie 15d części matrycy stanowią łożyska oporowe przy spęczaniu kotwy. Stopa 11 kotwy jest podczas spęczania odkształcana w kierunku strzałki S.

W celu spęczania stopy kotwy przez wzdłużną szczelinę 3 szyny kształtowej wprowadzany jest (nie przedstawiony) stempel. Wskutek ciśnienia, jakie działa pomiędzy stemplem i łożyskami oporowymi matrycy 14, materiał stopy 11 kotwy zaczyna płynąć i wypełnia, mającą kształt ściętego stożka, przestrzeń 12 szyny kształtowej tak, że dochodzi on do wewnętrznego obszaru 8b krawędzi otworu 8. Stożkowe powierzchnie wewnętrzne 15b matrycy, 14 tworzą wraz z poszerzonym stożkowo obszarem 8a krawędzi otworu 8 szczelinę pierścieniową 16, w którą również wpływa materiał stopy 11 kotwy. Wskutek tego po zakończeniu procesu odkształcania plastycznego stopa 11 kotwy obejmuje krawędź 8a, 8b otworu 8, tworząc połączenie kształtowe, widoczne na fig. 2B. Jeżeli przetłoczenie 7 szyny 1 jest ukształtowane wcześniej, wówczas w trakcie procesu odkształcania jego zewnętrzne powierzchnie przy stopie kotwy oraz zewnętrzna powierzchnia grzbietu 6 szyny zachowują niezmieniony kształt, ponieważ części 15 i 15' matrycy są dokładnie dopasowane do tego kształtu. Przetłoczenie może jednak również powstać dopiero w trakcie spęczania, przy czym grzbiet szyny pozostaje początkowo nieodkształcony. W tym przypadku przetłoczenie dopasowuje się do kształtu części 15 115' matrycy. Takie jednoczesne odkształcanie stopy kotwy i grzbietu szyny w wyniku spęczania kotwy jest możliwe we wszystkich postaciach wykonania wynalazku (fig. 2 do 7).

Średnica stopy 11 kotwy, a zatem także trzpienia 10 kotwy jest nieco mniejsza niż najmniejsza średnica otworu 8, jednak tylko na tyle, by kotwę można było umieścić w szynie kształtowej bez zakleszczania.

Jak pokazuje fig. 2B, szczelina pierścieniowa 16 ma w przedstawionym przekroju osiowym kształt w przybliżeniu trójkątny. Może ona jednak mieć także inne kształty.

Fig. 3 A i 3B ukazują takie odmienne wykonanie.

Kotwa 2 według fig. 3A i 3B ma w stanie nieodkształconym (fig. 3A) również cylindryczną stopę 11 A, której średnica jest nieco większa niż trzpienia 10, tak że ma ona w stosunku do trzpienia schodkowe odsądzenie. Stopa 11A jest wkładana w otwór 8 z niewielkim luzem w stosunku do jego dolnej krawędzi 8d i kończy się w większej odległości nad szczeliną wzdłużną 3 szyny kształtowej 1 niż ma to miejsce w wykonaniu według fig. 2A. Różnica ta wynika z większego przekroju stopy 11A kotwy, ponieważ w tym przypadku materiał krótszej stopy 11A wystarcza do wypełnienia, mającej kształt ściętego stożka, przestrzeni 12 przetłoczenia 7. Ogólnie rzecz biorąc, kotwa ta nie wymaga zużycia większej ilości materiału niż kotwa według fig. 2A.

Matryca 14 według fig. 3B ma w dolnym obszarze swych obu części 15 115' wyżłobienie z promieniową względem wzdłużnej osi matrycy czołową powierzchnią 15d i, graniczącą z nią, cylindryczną powierzchnią boczną 15e.

Z tą powierzchnią boczną 15e graniczy stożkowa powierzchnia wewnętrzna 15b matrycy, która to powierzchnia przechodzi pod kątem rozwartym w dolną powierzchnię 15c obu części matrycy. Szczelina pierścieniowa 16 jest w tym wykonaniu ograniczona powierzchniami 15d i 15e części 15 i 15' matrycy, ponadto zaś zewnętrznym obszarem 8a krawędzi otworu 8 i częścią zewnętrznej powierzchni przetłoczenia 7. W przedstawionym przekroju osiowym szczelina pierścieniowa 16 zachodzi na górną krawędź 8c otworu 8 swymi obiema, wzajemnie prostopadłymi, utworzonymi przez części matrycy powierzchniami ograniczającymi 15d i 15e. Poza tym matryce według fig. 2B i 3B są wykonane tak samo i przyporządkowane kotwie.

Jak widać na fig. 3B, takie wykonanie kotwy i matrycy sprawia, że materiał stopy kotwy płynie podczas spęczania aż do powierzchni ograniczających szczelinę pierścieniową 16,

180 600 tak że stopa kotwy po odkształceniu plastycznym zachodzi na krawędź otworu 8, wystając poza jego górną krawędź 8c, i wraz z częścią wypełniającą przestrzeń 12 otacza ściankę przetłoczenia 7, tworząc z nią połączenie kształtowe. Dzięki temu kotwa zyskuje szczególnie pewne zamocowanie na szynie kształtowej 1.

W postaci wykonania według fig. 4A i 4B trzpień 10 i stopa 11 kotwy 2 mają, podobnie jak w kotwie według fig. 2A, na całej długości kształt cylindra o stałej średnicy. W obszarze przejściowym pomiędzy trzpieniem i stopą znajduje się kołnierz 17, który po włożeniu kotwy spoczywa swobodnie nad dolną krawędzią 8d otworu 8, a zatem w pewnej odległości od zewnętrznego obszaru 8a krawędzi otworu.

Górna powierzchnia czołowa 17a kołnierza 17 leży w przybliżeniu na tej samej wysokości co górna krawędź 8c otworu. W tym położeniu kotwa jest przytrzymywana przez matrycę 14 (fig. 4B), przy czym górna powierzchnia czołowa 17a kołnierza 17 przylega do, promieniowej względem wzdłużnej osi matrycy, powierzchni czołowej 15f matrycy. Ta powierzchnia czołowa 15f tworzy wraz z zewnętrznym obszarem 8a krawędzi otworu 8, mającą w przekroju osiowym kształt w przybliżeniu trójkątny, szczelinę pierścieniową 16 i przechodzi pod kątem rozwartym w stożkową powierzchnię wewnętrzną 15b matrycy. Utworzona przez obie części 15 i 15' matrycy czołowa powierzchnia 15f służy przy spęczaniu stopy 11 kotwy jako łożysko oporowe, do którego przylega górna powierzchnia czołowa 17a kołnierz 17. Dolna powierzchnia czołowa 17b kołnierza 17 ogranicza płynięcie materiału podczas procesu spęczania, tak że odpowiednie odkształcenie plastyczne stopy 11 kotwy graniczy z kołnierzem 17 i otacza wraz z nim dolną krawędź 8d otworu 8. Również w tym wykonaniu leżąca nad dolną krawędzią 8d otworu, odkształcona plastycznie część stopy kotwy służy zatem do zabezpieczenia przed osiowym przesuwem kotwy w kierunku wzdłużnej szczeliny 3 szyny kształtowej, jest jednak osłonięta kołnierzem 17, którego górna powierzchnia czołowa 17a tworzy w ten sposób płaską powierzchnię dla krawędzi stopy kotwy.

Na fig. 5 A, 5B i 5C ukazana jest kotwa 2 z zastosowaną podczas odkształcania matrycą 14, przy czym możliwe jest tutaj wyjątkowo racjonalne wykonanie szyny kotwiącej pod względem kosztów. Kotwa 2 składa się przed odkształceniem z cylindrycznego na całej długości półfabrykatu (fig. 5A), który uzyskiwany jest w drodze przycinania materiału w postaci litych prętów. Jeden koniec tego cylindrycznego półfabrykatu tworzy łeb 9, drugi koniec stopę 11, a znajdujący się pomiędzy nimi odcinek tworzy trzpień 10. Matryca 14 jest na dolnym końcu ukształtowana jak matryca według fig. 2B, natomiast górny koniec matrycy ma w stanie zamkniętym kształt stożkowy. Po włożeniu półfabrykatu w szynę kształtową 1 matryca jest zamykana, po czym przez wzdłużną szczelinę 3 szyny kształtowej w jej wewnętrzną przestrzeń 13 wprowadzany jest stempel 19, co zaznaczono strzałką S. Jednocześnie w kierunku strzałki P, do drugiego końca półfabrykatu, przesuwany jest drugi stempel 20. Oba stemple 19 i 20 spęczają półfabrykat na jego obu końcach, tworząc jednocześnie łożysko oporowe dla drugiego stempla 20 lub 19. W trakcie spęczania stopa 11 jest odkształcana odpowiednio do wykonania według fig. 2B, tak że otacza ona krawędź otworu 8 wskutek plastycznego odkształcenia materiału. Jednocześnie łeb 9 kotwy jest w matrycy 14 pogrubiany w wyniku plastycznego odkształcenia materiału. Kształt tego pogrubionego łba 9 jest określony przez kształt matrycy 14. Stopa 11 kotwy 2 może również podczas spęczania przybierać inne kształty w wyniku odpowiedniego ukształtowania matrycy 14. Istotne jest to, że materiał kotwy płynie w wyniku spęczania tak, że stopa 11 opływa krawędź otworu 8, po czym otacza ją, tworząc połączenie kształtowe. W tym wykonaniu według fig. 5A i 5B wytwarzanie szyny kotwiącej jest wyjątkowo proste, ponieważ półfabrykat dla kotwy 2 jest uzyskiwany z prętów w drodze zwykłego przycinania, a gotowy kształt kotwy 2 o poszerzonej stopie 11 i pogrubionym łbie 9 powstaje w jednym procesie spęczania w matrycy 14, przy czym pomiędzy kotwą i szyną kształtową wytwarzane jest połączenie kształtowe.

Na fig. 5C przedstawiony jest schemat matrycy 14 w przekroju V-V według fig. 5B, przy czym obie części 15 i 15' matrycy otaczają ciasno po zamknięciu matrycy 14 trzpień kotwy 2. To zamknięte położenie matrycy możliwe jest także w innych wykonaniach. Na przedstawionych przekrojach osiowych matrycy 14, celem wyraźniejszego odróżnienia części 15 i 15' matrycy z trzpienia 10 kotwy widoczna jest jedynie szczelina pomiędzy matrycą

180 600 i trzpieniem kotwy, której nie ma, gdy matryca jest zamknięta w trakcie procesu spęczania. Części matrycy przylegają natomiast do trzpienia kotwy, który nie jest odkształcany w wyniku spęczania.

Przedstawiona matryca 14 składa się z dwóch części 15 i 15', które w położeniu zamknięcia prawie całkowicie otaczają trzpień 10 kotwy, tak że pomiędzy zwróconymi ku sobie powierzchniami części matrycy istnieje szczelina o bardzo małej szerokości. Zamiast matrycy dwuczęściowej można także użyć matrycy kilkuczęściowej, która może się składać przykładowo z czterech, sześciu lub ośmiu jednakowych części.

Fig. 6A, 6B i 6C ukazują postać wykonania, w której przewidziane jest odkształcenie trzpienia 10 kotwy w obszarze, graniczącym ze stopą 11. Fig. 6A ukazuje szynę kształtową 1 z osadzoną i odkształconą w wyniku spęczania kotwą 2 oraz przynależną do nich matrycę 14 w przekroju osiowym. Na fig. 6B przedstawiony jest, prostopadły do tego przekroju osiowego, przekrój osiowy szyny kształtowej 1 oraz dolny koniec kotwy 2 ze stopą 11. Fig. 6C przedstawia natomiast przekrój VI-VI według fig. 6B.

W tej postaci wykonania obie części 15 115' matrycy są tak wykonane, że obszar przejściowy lOa trzpienia 10 kotwy jest przy zamykaniu matrycy 14 dociskany do stopy 11 kotwy, co powoduje jego spłaszczenie. Materiał trzpienia 10 płynie w tym obszarze przejściowym lOa po dwóch przeciwległych stronach trzpienia 10, przez dolną krawędź 8d otworu 8 szyny kształtowej 1 na zewnątrz, co widać na fig. 6B i 6C, podczas gdy poniżej spłaszczonych boków tego obszaru przejściowego lOa stopa 11 kotwy jest odkształcana w wyniku spęczania, otaczając krawędź otworu 8 na zasadzie połączenia kształtowego, jak pokazuje fig. 6A. Dzięki spłaszczeniu trzpienia 10 kotwy w obszarze przejściowym lOa powstaje wyjątkowo trwałe obsadzenie kotwy 2 w szynie kształtowej 1. W tym wykonaniu pogrubiony łeb 9 kotwy może być także formowany w procesie spęczania, jak opisano w odniesieniu do fig. 5B.

Fig. 7A i 7B ukazują następną postać wykonania, w której trzpień 10 i stopa 11 kotwy mają, podobnie jak w wykonaniu według fig. 2A, jednakową średnicę, przy czym w obszarze przejściowym znajduje się rowek pierścieniowy 18. Szyna kształtowa 1 ma przed zamocowaniem kotwy taki sam kształt, jak w opisanych wcześniej przykładach wykonania, podlega jednak wraz ze stopą kotwy odkształceniu plastycznemu w procesie spęczania, w którym to celu matryca 14 jest odpowiednio ukształtowana na dolnym końcu swych obu części 15 i 15' (fig. 7B). Każda z obu części 15 i 15' matrycy zawiera zwężający się ku dołowi, mający częściowo kształt stożka, odcinek 15g, który przechodzi w odcinek częściowo cylindryczny. Odcinek ten składa się wyłącznie z, mającej kształt części stożka, wewnętrznej powierzchni 15b, która przylega do stożkowej powierzchni zewnętrznej przetłoczenia 7. Docisk działający w trakcie spęczania w kierunku strzałki S powoduje plastyczne odkształcenie nie tylko stopy 11 kotwy, lecz także ścianki przetłoczenia 7, ponieważ górna krawędź 8c otworu 8 jest dociskana do stożkowej powierzchni 15b matrycy 14. Materiał szyny kształtowej jest wskutek tego spęczany na krawędzi otworu 8 tak, że wpływa do pierścieniowego rowka 18. Jak ukazuje fig. 5B, po procesie spęczania krawędź otworu 8 jest uformowana w wałek 8e, który leży, dokładnie spasowany, w pierścieniowym rowku 18, tak że stopa 11 otacza wałek 8e, a co za tym idzie, krawędź otworu 8. Dzięki temu uzyskuje się w przybliżeniu prostopadłe przejście pomiędzy trzpieniem 10 kotwy i zewnętrzną powierzchnią przetłoczenia 7.

180 600

Fig. 2A

Fig. 2B

180 600

U

Fig. 3A

Fig. 3B

180 600

Fig. 4A

Fig. 4B

180 600

Fig. 5 C

180 600

Fig. 66

Fig. 6C

Fig. 6A

180 600

Fig. 7 A

Fig. 7B

180 600

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Szyna kotwiąca dla techniki budowlanej, składająca się z szyny kształtowej i zamocowanych na niej kotew, przy czym szyna kształtowa ma w przybliżeniu przekrój w kształcie litery U, a jej ramiona mają zagięte, zwrócone ku sobie końce, które ograniczają wzdłużną szczelinę, zaś na grzbiecie szyny znajdują się skierowane na zewnątrz przetłoczenia, z których każde zawiera otwór, którego krawędź jest poszerzona w kształcie podwójnego stożka na zewnątrz i do wewnątrz, przy czym każda z kotew zawiera łeb i cylindryczny trzpień ze stopą która po odkształceniu plastycznym, zwłaszcza za pomocą spęczania kotwy, jest zamocowana kształtowo w otworze jednego z przetłoczeń, znamienna tym, że kotwy (2) przed ich zamocowaniem na szynie kształtowej (1) mają począwszy od łba (9) na całej swej długości, przekrój mniejszy niż otwór (8) na jego górnej krawędzi (8c), a po zamocowaniu otaczają stopą (11; 11A) krawędź otworu (8) wyłącznie wskutek odkształcenia plastycznego.
2. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że powierzchnia kotew (2) jest, począwszy od łba (9) aż po stopę (11; HA) gładka, to znaczy pozbawiona nierówności.
3. Szyna kotwiąca według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że stopa (11; 11 A) kotwy ma w stanie nieodkształconym gładką to znaczy pozbawioną nierówności, powierzchnię.
4. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że łeb (9) kotwy jest uformowany na trzpieniu kotwy, korzystnie poprzez spęczanie.
5. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że w obszarze przejściowym pomiędzy trzpieniem (10) i stopą (11) kotwy (2) znajduje się kołnierz (17),
6. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że w obszarze przejściowym pomiędzy trzpieniem (10) i stopą (11) kotwy (2) znajduje się pierścieniowy rowek (18).
7. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że trzpień (10) i stopa (11), a także korzystnie łeb (9) kotwy (2) mają w stanie nieodkształconym jednakowy przekrój na całej długości kotwy (2).
8. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że stopa (11A) kotwy ma przekrój większy niż trzpień (10) kotwy i w stanie nieodkształconym ma względem niego schodkowe odsądzenie.
9. Szyna kotwiąca według zastrz. 1, znamienna tym, że kotwy (2) są podparte przez stopę (11; 11 A), w wyniku jej odkształcenia plastycznego, w zewnętrznym, poszerzonym stożkowo na zewnątrz, obszarze (8a) krawędzi (8a, 8b) otworu (8) względem sił osiowych, jakie oddziałują na kotwę (2) w kierunku wzdłużnej szczeliny (3) szyny kształtowej (1).
10. Szyna kotwiąca według zastrz. 9, znamienna tym, że stopa (HA) kotwy lub spłaszczony obszar przejściowy (lOa) pomiędzy stopą (11) i trzpieniem (10) kotwy (2) zachodzą na zewnętrzny obszar (8a) krawędzi otworu (8), tworząc z nim połączenie kształtowe.
11. Szyna kotwiąca według zastrz. 5, znamienna tym, że w rowek pierścieniowy (18) uformowanej na stopie (11) kotwy (2) wchodzi, utworzony w wyniku odkształcenia plastycznego, zwłaszcza spęczania, wałek (8e) krawędzi (8a, 8b) otworu (8), tworząc z nim połączenie kształtowe.
12. Sposób wytwarzania szyny kotwiącej dla techniki budowlanej, składającej się z szyny kształtowej i zamocowanych na niej kotew, przy czym szyna kształtowa ma w przybliżeniu kształt litery U a jej ramiona mają zagięte, zwrócone ku sobie końce, które ograniczają wzdłużną szczelinę, przy czym każda z kotew zawiera łeb i cylindryczny trzpień ze stopą znamienny tym, że w grzbiecie (6), mającej kształt litery U i zaopatrzonej w zagięte ramiona (4 i 5) do utworzenia wzdłużnej szczeliny (3), szyny kształtowej (1) wycina się kołowe otwory (8) i w każdy otwór wsuwa się od zewnątrz kotwę (2) o kołowym przekroju tak głęboko, że jej stopa (11) kończy się powyżej wzdłużnej szczeliny (3) w wewnętrznej przestrzeni (13) szyny kształtowej (1), że kotwę (2) ustawia się w jej położeniu końcowym za pomocą co najmniej dwuczęściowej matrycy (14), i że następnie stopę (11) kotwy odkształca się poprzez

180 600 spęczanie, i że otaczające otwory (8) szyny kształtowej (1) obszary grzbietu (6) szyny odkształca się za pomocą tłoczenia w stożkowe, skierowane do góry przetłoczenia (7), tak, że krawędzie (8a, 8b) tych otworów są poszerzone na zewnątrz i do wewnątrz w kształcie stożka ściętego, i że matryca (14) przylega od zewnątrz podczas spęczania swymi częściami (15, 15’) do części stożkowego przetłoczenia (7) i wraz z poszerzonym stożkowo na zewnątrz obszarem (8a) krawędzi (8a, 8b) otworu (8) ogranicza pierścieniową szczelinę (16) tak, że spęczony materiał stopy (11) kotwy wypełnia wewnętrzną przestrzeń (12) przetłoczenia (7) aż po jej wewnętrzną ściankę stożkową i wpływa częściowo w pierścieniową szczelinę (16).
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że części (15 i 15') matrycy przylegają swą, częściowo stożkową wewnętrzną powierzchnią (15b) do stożkowej powierzchni zewnętrznej przetłoczenia (7) szyny kształtowej (1), opierając się poza tym korzystnie swą, ukształtowaną w postaci części pierścienia, dolną powierzchnią czołową (15c) na grzbiecie (6) szyny kształtowej (1) w obszarze graniczącym z przetłoczeniem (7) tak, że te powierzchnie (15b i 15c) części (15 i 15') matrycy tworzą podczas spęczania stopy (11; 11Α) kotwy łożysko oporowe.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że częściowo stożkowe powierzchnie wewnętrzne (15b) części (15 i 15') matrycy wystająpoza górną krawędź (8c) otworu (8) szyny kształtowej (1) w kierunku kotwy (2) tak, że pierścieniowa szczelina (16) ma w osiowym przekroju matrycy (14) kształt w przybliżeniu trójkątny.
15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że częściowo stożkowe powierzchnie wewnętrzne (15b) części (15 i 15') matrycy wycina się w obszarze przejścia do częściowo cylindrycznych, otaczających trzpień (10) kotwy, powierzchni wewnętrznych (15a) tak, że pierścieniowa szczelina (16) jest ograniczona przez promieniową powierzchnią czołową (15d) oraz częściowo cylindryczną powierzchnią boczną (15e) części (15 i 15') matrycy i rozciąga się promieniowo na zewnątrz poza górną krawędź (8c) otworu (8).
16. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że z częściowo stożkowymi powierzchniami wewnętrznymi (15b) łączą się, skierowane do wewnątrz od górnej krawędzi (8c) otworu (8), promieniowe powierzchnie czołowe (15f) części (15 i 15') matrycy, które wraz z poszerzonym stożkowo na zewnątrz obszarem (8a) krawędzi otworu (8) ograniczają szczelinę pierścieniową (16).
17. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że łeb (9) kotwy (2) kształtuje się poprzez spęczanie w matrycy (14) w postaci pogrubionej części kotwy (2), mającej przed spęczaniem kształt cylindra o stałym przekroju.
18. Sposób wytwarzania szyny kotwiącej dla techniki budowlanej, składającej się z szyny kształtowej i zamocowanych na niej kotew, przy czym szyna kształtowa ma w przybliżeniu kształt litery U a jej ramiona mają zagięte, zwrócone ku sobie końce, które ograniczają wzdłużną szczelinę, przy czym każda z kotew zawiera łeb i cylindryczny trzpień ze stopą znamienny tym, że w grzbiecie (6), mającej kształt litery U i zaopatrzonej w zagięte ramiona (4 i 5) do utworzenia wzdłużnej szczeliny (3), szyny kształtowej (1) wycina się kołowe otwory (8) i w każdy otwór wsuwa się od zewnątrz kotwę (2) o kołowym przekroju tak głęboko, że jej stopa (11) kończy się powyżej wzdłużnej szczeliny (3) w wewnętrznej przestrzeni (13) szyny kształtowej (1), że kotwę (2) ustawia się w jej końcowym położeniu za pomocą co najmniej dwuczęściowej matrycy (14), i że następnie stopę (11) kotwy odkształca się poprzez spęczanie, i że otaczające otwory (8) szyny kształtowej (1) obszary grzbietu (6) szyny odkształca się za pomocą tłoczenia w stożkowe, skierowane do góry przetłoczenia (7), tak że krawędzie (8a, 8b) tych otworów są poszerzone na zewnątrz i do wewnątrz w kształcie stożka ściętego, i że matryca (14) przylega od zewnątrz podczas spęczania swymi częściami (15, 15’) do części stożkowego przetłoczenia (7), a rowek pierścieniowy (18) kotwy (2) leży wewnątrz poszerzonego stożkowo na zewnątrz obszaru (8a) krawędzi otworu (8) tak, że spęczony materiał stopy (11) kotwy wypełnia wewnętrzną przestrzeń (12) przetłoczenia (7) aż po jego stożkową ściankę wewnętrzną przy czym jednocześnie materiał szyny kształtowej (1) dociska się na krawędzi (8a, 8b) otworu (8) tak, że wpływa on w pierścieniowy rowek (18) kotwy (2).

* * *

180 600