SK172397A3 - System for connecting wooden support structures - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka nosných konštrukcií z dreva, spôsobu ich zhotovovania a závrtnej skrutky ako výrobného prostriedku podľa význakovej časti nároku 1.

Doterajší stav techniky

Taká nosná konštrukcia je známa ako klincové spojenie Graim a je opísaná v DE 29 14 716 C2. Drevá, ktoré sa majú spolu spojiť, sú vybavené zárezmi, ktoré sú spolu spojené styčníkovými plechmi a naprieč, aby sa spojenie zaistilo, sú prebité cez styčníkové plechy klincami. Také spojenie dreva oceľovými plechmi a klincami sa osvedčilo. Nevýhodné je ale, že sa, vo všeobecnosti, musí pre jeden styčný spoj použiť niekoľko vzájomne rovnobežných plechov, aby sa bez predvŕtania mohli plechy prebiť klincami. Viac spojov na jednom stykovom spoji vyžaduje ale v drevách zodpovedajúci počet zárezov, čo spojenie dreva oceľovými plechmi a klincami predražuje. Ďalej sa musí použiť pomerne veľké množstvo klincov, aby sa styčný spoj zaistil.

Z DD 236 536 Al je známy spojovací prvok pre doskovité diely, u ktorého sa konštrukčné členy a spoje styčnikového bodu predvŕtajú a potom sa spojovací prvok so samoreznými závitmi na svojich koncoch a hladkým telom uprostred zaskrutkuje. Tento výrobný postup je kvôli predvŕtavaniu zdĺhavý a kvôli nedostatočnému ukotveniu spojovacieho prvku v plechu nemá veľkú nosnosť.

Na upevnenie opracovávaného kusu malej tvrdosti na opracovávaný kus väčšej tvrdosti sa používa závrtná a závitová tvárniaca skrutka ( DE 15 00 798 B ), ktorá má skrutkovú hlavu, vrtný hrot, závitové telo a odlomiteľné výčnelky, ktoré slúžia na rezanie vrtnej diery v mäkšom materiáli a pri narazení na tvrdší materiál sa odlomia. Závitové telo sa môže pri vŕtaní, odvŕtanom hrotom vrtáku, ukotviť. Trojvrstvová nosná konštrukcia so stredným styčníkovým plechom a vonkajšími drevenými konštrukčnými dielmi sa nemôže s takou závrtnou skrutkou montovať.

Podobná samovŕtacia a závitorezná skrutka je známa z DE 42 16 198 Al. S ňou sa môže pevne zaskrutkovať iba jednovrstvové drevo s kovom.

Nakoniec sú známe skrutkové svorníky s predným a zadným závitovým úsekom (CH 687 036 A5). Medzi oboma závitovými úsekmi sa tiahne časť bez závitov a pomocná rezná hrana na frézovanie diery, zodpovedajúca priemeru jadra zadného závitového úseku. Týmto skrutkovým nosníkom sa môžu bezprostredne zoskrutkovať dva drevené diely, nie však cez styčníkový plech.

Cieľom vynálezu je poskytnúť k dispozícii drevenú nosnú konštrukciu uvedeného druhu so zlepšeným spojením dreva, kovového plechu a ďalšieho dreva.

Podstata vynálezu

Predmetom vynálezu je drevená nosná konštrukcia.

Predmetom vynálezu je tiež závrtná skrutka, ktorá je vhodná na spájanie dreva s plechom a ďalším drevom.

Cieľ vynálezu sa dosahuje riešením podľa nárokov 1, 3 alebo 5, ktoré sú ďalej rozobraté v závislých nárokoch.

Použitím najviac dvoch styčníkových plechov vo vnútri drevenej nosnej konštrukcie sa dajú zjednodušiť prípravné práce na drevených konštrukčných dieloch, a tým znížiť výrobné náklady. Použitím závrtných skrutiek do dreva miesto klincov sa dá znížiť počet prvkov, pretože závrtné skrutky s hrubšími driekmi podľa vynálezu sa môžu používať bez inak potrebného predvídania ako by to bolo možné pri klincoch. Pritom dôjde k dobrému ukotveniu v plechu. Závit na častiach závrtných skrutiek pôsobí priaznivo na ideálne ukotvenie spojovacieho prvku v dreve, takže drevo tým prispieva k vystuženiu jeho upevnenia v dreve s ohľadom na moment ohybu, vzniknutý šmykovým namáhaním.

Pretože sa pri novom systéme požaduje vynechanie predvídania príslušného styčníkového plechu špeciálnym nástrojom, musia sa spojovacie prvky vytvoriť tak, aby sa nimi mohol prevŕtať hrubší oceľový plech. Hrubší oceľový plech sa ale nedá prevŕtať rovnakou posuvnou rýchlo3 sťou ako drevo. Ďalej sa požaduje, aby v priebehu prevrtávania styčnikového plechu nedochádzalo k zvieraniu tela skrutky v dreve. Preto má vrtný hrot dva vrtné úseky, rozdielneho priemeru, aby sa až k dosiahnutiu styčnikového plechu, vŕtala do dreva dostatočne veľká diera, v ktorej nie je predný úsek skrutky zvieraný. Diera v styčníkovom plechu sa vŕta predným vrtným úsekom pri veľmi malom posune, po nej sa do tohoto styčnikového plechu vyreže s rýchlejším posunom závit, takže sa predný úsek skrutky môže v styčníkovom plechu ukotviť. Je zrejmé,' že zodpovedajúcou voľbou vonkajšieho priemeru závitu zadného úseku skrutky sa dosiahne v dopredu vyvŕtanej diere dreveného konštrukčného dielca dobré ukotvenie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej opísaný s odkazmi na výkresy, na ktorých jednotlivé obrázky znázorňujú:

obr. 1 - prvé uskutočnenie závrtnej skrutky v bočnom pohľade, obr. 1A- pohľad zhora na závrtnú skrutku, obr. 2 - obmenený detail - vrtný hrot pri bočnom pohľade, obr. 3 - vrážanie vrtnej skrutky do dreva a styčnikového plechu v schematickom znázornení, obr. 4 - druhé uskutočnenie závrtnej skrutky pri bočnom pohľade, obr. 4A - pohľad zhora na závrtnú skrutku, obr.₍4B - zväčšený detail z obr. 4, obr. 5 - obmenený vrtný hrot pri bočnom pohľade.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 a obr. 1A zobrazujú závrtnú skrutku I, ktorá má vrtný hrot 2, predný závitový úsek 3, zadný závitový úsek 4 a hlavu 5 skrutky. Vrtný hrot 2 zahŕňa prvý vrtný úsek 1J_, pozostávajúci z dvoch pod uhlom vzájomne usporiadaných britov a druhý vrtný úsek 12, pozostávajúci z dvoch odlomiteľných kridelok 22, vytvarovaných z materiálu tela alebo z plechu. Vrtné úseky 11 a 12 sú vzájomne usporiadané stupňovito, t.j. sú usporiadané v axiálnom smere za sebou a v radiálnom smere z vnútra smerom von. Brity sú vytvorené pre vŕtanie do dreva a kovu. Preto je možné hovoriť o samoreznej skrutke 1 pre oceľ a drevo. Medzi dvoma úsekmi 3 a 4 tela je ešte jeden stupeň Γ7, ktorý môže mať napríklad bočný uhol 45 stupňov.

Predný úsek 3 tela je vybavený závitom 13 do dreva, napríklad s 0,5 mm šírkou a 2,5 mm stúpaním. Vonkajší priemer d| má napr. 9 mm, zatiaľ čo priemer jadra k| má 8 mm. Zadný úsek 4 tela je vybavený tiež závitom 14 do dreva, ktorý môže mať šírku 0,8 mm a stúpanie 2,5 mm. Vonkajší priemer d₂ zadného úseku 4 tela má v danom príklade uskutočnenia 11 mm, zatiaľ čo priemer k₂ tu súhlasí s vonkajším priemerom dj a má 9 mm. Až na presah 0,2 mm súhlasí priemer kj prvého vrtného úseku 11 s priemerom k] jadra predného úseku 3 tela a tiež vonkajší priemer Di druhého vrtného úseku 12 má rovnaký rozmer ako vonkajší priemer d] predného úseku 3 tela. Nie je ale potrebné, aby tieto hodnoty Di, d] na jednej strane a K] a ki na druhej strane súhlasili. Priemer K] prvého vrtného úseku 11 môže byť o 0,2 mm väčší než priemer ki jadra, tiež priemer Dl druhého vrtného úseku ±2 môže byť o niečo väčší než vonkajší priemer dj alebo priemer jadra. Presah sa určí empiricky a závisí od hustoty dreva, ktoré sa na drevenú nosnú konštrukciu použije. Plech alebo drevený materiál pretvarovaný do protizávitu musí byť totiž umiestený v priestore medzi vyvŕtanou dierou a jadrom.

Hlava 5 má imbusový tvar 15, ktorý zasahuje pomerne hlboko a kopíruje boky zubov, ako sa dá najlepšie poznať z obr. 1A. Takýto výrobok je známy ako „Torx-Antrieb a umožňuje preniesť na závrtnú skrutku 1 pomerne veľké točivé momenty. Hlava má k telu skrutky kužeľovitý prechod 1_6 z oboch úsekov 3 a 4.

Môžu byť použité tiež iným spôsobom vytvorené hlavy 5, pokiaľ sú spôsobilé zniesť veľké točivé momenty.

Obr. 2 ukazuje obmenený vrtný hrot 2, pozostávajúci zo vsadenej doštičky 20 s reznými hranami 2JL na vytvorenie prvého vrtného úseku 11. Krídelká 22 na vytvorenie druhého vrtného úseku 12 sú spojené cez odlamovacie miesta 23 s rúrkou, tvoriacou telo. Vrtná doštička 20 je sama upevnená v priečnej drážke 24 na prednom konci závrtnej skrutky i, napríklad zovretím.

Uskutočnenie vrtného hrotu 2 podľa obr. 2 má tú výhodu, že materiál skrutky I a vrtnej doštičky 20 môže byť rôzny, aby lepšie vyhovoval príslušným požiadavkám. Všeobecne sa pre telo skrutky použije húževnatejší materiál ako pre vrtný hrot, ktorý vyžaduje kvôli rezaniu do ocele tvrdý materiál.

Obr. 3 zobrazuje prierez jedným dielom styčného bodu drevenej nosnej konštrukcie. Prvý styčníkový plech 30 je vsadený do drážky podlhovastých drevených konštrukčných dielov, takže predný úsek 31 dreveného konštrukčného dielu a zadný úsek 32 dreveného konštrukčného dielu je možné rozlíšiť. Pri použití dvoch styČníkových plechov nadväzuje ďalší úsek dreveného konštrukčného dielu vľavo na úsek 31 pri zasadení druhého plechu do medzipolohy. Hrúbka spätného úseku 32 zodpovedá dĺžke zadného úseku tela 4 plus hlavy 5 skrutky, zatiaľ čo dĺžka predného úseku 3 tela s vrtným hrotom 2 je o niečo kratšia než hrúbka predného dreveného konštrukčného úseku 31.

Ako je znázornené na obr. 3 hore, vsunie sa závrtná skrutka 1 do zadného dreveného telesa 32, pričom sa v dreve vytvorí vŕtanie 34 s priemerom Di. Svetlosť vŕtania Di môže byť, ako bolo už spomenuté, rovná priemeru di alebo o niečo väčšia. Keď vrtný hrot 2 dosiahne styčníkový plech 30, vyvŕta sa v ňom vŕtanie 35 s priemerom Kj. Je zrejmé, že pritom posun vrtnej skrutky 1 je veľmi malý, pričom sa chody J_3 závitu otáčajú voľne vo vŕtaní 34, bez toho, aby sa zarezávali. Keď vrtný hrot 2 prenikol plechom 30, dosiahli sa krídelká 22 a tie sa vo svojich odlamovacích miestach 23 odlomia a skrutka 1 môže postupovať ďalej až k dosiahnutiu chodov 13 závitu. Chody 13 závitov zasahujú teraz už do steny 35 vŕtania, vytvorenej v plechu 30 a poskytujú isté vedenie skrutky 1 dopredu. Vŕta sa vŕtanie 33 s priemerom K] v prednom úseku dreveného konštrukčného dielu 31, pričom sa chody 13 závitov vrývajú do steny vŕtania. Skrutka 1 sa vháňa ďalej do drevených konštrukčných dielov, až sa rameno 17 dostane na doraz k styčníkovému plechu 30. Drevo má všeobecne postačujúcu poddajnosť, takže tiež hlava 5 skrutky sa môže prinútiť k zapusteniu, pričom kužeľový prechod 16 tomu veľmi napomáha.

Pri použití dvoch styčnikových plechov sa vŕta zľava i sprava, pričom predné úseky 3 tela sa opäť stretnú v úseku 31·

Získaná štruktúra vyniká tým, že oba úseky 3 a 4 tela závrtnej skrutky 1 v dôsledku zarezávajúceho sa závitu 13 a 14 sú ukotvené vo svojich príslušných drevených konštrukčných dieloch 31. 32. Závrtné skrutky 1, montované v drevených konštrukčných dieloch, sú namáhané v dôsledku priečneho zaťaženia cez príslušný styčníkový plech na šmyk, čo vedie k ohybovému momentu, pôsobiacemu na závrtnú skrutku. Dobrým ukotvením závrtnej skrutky v dreve prijíma drevo časť tohoto momentu ohybu, t.j. skrutka sa prostredníctvom dreva vystuží. Pretože sa telo skrutky môže urobiť relatívne tučné, vzniká ďalšia ľahká možnosť, preniesť naň moment ohybu.

Obr. 4, 4A a 4B zobrazujú druhé uskutočnenie závrtnej skrutky, ktorému sa občas dáva prednosť. Rovnaké vzťahové značky označujú rovnaké funkčné diely ako v uskutočnení z obr. 1. Hlavný rozdiel spočíva vo vyobrazení druhého vrtného úseku 12. Ten je prekrytý závitovým úsekom 3 a pozostáva z rezných hrán 25, ktoré sú tvorené medzerami v závite 13. Medzery 26 v závite 13 sú z výrobných dôvodov vzájomne usporiadané axiálne za sebou, podobne, ako je to známe u rezných hláv závitov. Brity 25 neslúžia však na rezanie závitov v dreve, ale k odfrézovaniu valcovitej drevenej vrstvy, aby sa vŕtanie 34 rozšírilo z najprv vyvŕtaného priemeru Ki na priemer di.

Závrtná skrutka 1 podľa obr. 4 sa používa rovnakým spôsobom ako je to opísané v súvislosti s obr. 3. Keď však vrtný hrot svojim prvým vrtným úsekom H dospeje k plechu 30, plynulá rýchlosť posunu napríklad 2,5 mm na otáčku sa zníži pre vŕtanie v oceli na oveľa nižšiu rýchlosť posunu, napr. 1/100 mm na otáčku. Závitové rebrá 13 závrtnej skrutky nemôžu už sledovať chody závitov v dreve a brity 25 odfrézovávajú drevo pozdĺž valca, ktorého radiálna hrúbka zodpovedá výške rebier 13 závitov. Bolo by možné tiež hovoriť o vyškrabávaní vŕtania s priemerom K| na priemer d). Keď výška závitu je malá, s hodnotou 0,5 mm, prebieha toto navrtávanie veľmi rýchlo, pri asi jednej otáčke závrtnej skrutky a točivý moment, potrebný pre frézovanie je menší než točivý moment na rezanie vŕtania v oceli. Pri väčšej výške závitu, je potrebná pre navŕtanie viac než jednu otáčka, čo je rovnako prínosné. Je možné ešte zväčšiť výšku závitu medzi vrtným hrotom 2 a stupňom 17, aby sa pre pracovnú fázu frézovania rozložil potrebný točivý moment na väčší počet otáčok.

Oproti uskutočneniu s odlomiteľnými krídelkami 22 sa teda najprv tvoria chody závitov v dreve, zodpovedajúce závitu 13 a ten sa potom k časovému bodu, kedy dorazí prvý vrtný úsek H k plechu, rozruší frézovaním alebo zaškrabaním. Týmto spôsobom sa v zadnom úseku 32 dreva získa vŕtanie s priemerom di, ktoré nebráni fáze vŕtania v plechu, t.j. telo 3 nie je zvierané.

Keď vrtný úsek JT vytvoril vŕtanie v plechu 30, prepne sa opäť na rýchlejší posun, a závit 13 sa svojimi britmi 25 zarezáva do kovu, aby viedol a posúval vrtnú skrutku tak, ako to zodpovedá závitu. To zodpovedá predpokladom, ako sú opísané na obr. 3.

Obr. 5 zobrazuje uskutočnenie s plátkami 20 z tvrdého kovu, ako prvým úsekom vŕtania. Najkrajnejšie zakončenie vrtného hrotu 27 je vybavené určitým zaoblením, aby sa obmedzilo vnikanie hrotu do ocele a tým aj namáhanie plátku. Tým sa zabráni, aby sa vrtný plátok 30 ne vytrhol z ukotvenia.

Claims (12)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Drevená nosná konštrukcia s drevenými konštrukčnými dielmi, ktoré sú spracované a prispôsobené sebe navzájom pre najmenej jeden styčníkový spoj, so spojovacími prvkami, ktoré prechádzajú drevenými konštrukčnými dielmi naprieč k uvedenému najmenej jednému styčníkovému plechu, vyznačujúca sa tým, že spojovacie prvky sú vytvorené ako závrtné skrutky (1), ktoré majú vrtný hrot (2), predný úsek (3) tela, zadný úsek (4) tela a hlavu (5) skrutky, pričom predný úsek (3) tela je vybavený prvým závitom (13) s prvým priemerom (kj) jadra a prvým vonkajším priemerom (d0 a zadný úsek (4) tela je vybavený druhým závitom (14) s druhým priemerom (k₂)jadra a druhým vonkajším priemerom (d₂), prvý vonkajší priemer (di) zodpovedá približne druhému priemeru (k₂) jadra, vrtný hrot (2) je upravený jednak na predvŕtanie zadného úseku (34) vŕtania v dreve s prvým vonkajším priemerom (di) alebo o niečo väčším priemerom (Di) a jednak tiež na prevŕtanie styčníkového plechu (30) a na ďalšie vŕtanie v dreve pre predný úsek (33) vŕtania s prvým priemerom (ki) jadra alebo o niečo väčším priemerom (Ki), pričom predný úsek (3) tela je svojim závitom (13) ukotvený v prednom úseku (33) vŕtania a vo vŕtaní (35) styčníkového plechu (30) a zadný úsek (4) tela je ukotvený v zadnom úseku (34) vŕtania.

2. Drevená nosná konštrukcia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že dĺžka predného úseku (3) tela je o niečo menšia než kombinovaná hrúbka predného úseku (31) dreveného konštrukčného dielu a styčníkového plechu (30), zatiaľ čo kombinovaná dĺžka zadného úseku (4) skrutky a hlavy (5) skrutky zodpovedá hrúbke zadného úseku (32) dreveného konštrukčného dielu.

3. Spôsob výroby drevenej nosnej konštrukcie s najmenej jedným spojením medzi predným (31) dreveným konštrukčným dielom a zadným (32) dreveným konštrukčným dielom a kovovým plechom (30), hlavne pri styčníku priehradovej konštrukcie, s týmito krokmi:

a) drevené konštrukčné diely (31, 32) sa vyrovnajú voči najmenej jednému kovovému plechu (30),

b) zadný drevený konštrukčný diel (32) sa prevŕta najmenej jednou závrtnou skrutkou (1), ktorá má vrtný hrot (2), predný úsek (3) tela, zadný úsek (4) tela a hlavu (5) skrutky, a pritom sa vytvorí v dreve prvá vŕtaná diera (34) s prvým priemerom (D| alebo di),

c) kovový plech (30) sa prevŕta závrtnou skrutkou (1) a pritom sa vytvorí vŕtaná diera (35) v plechu s druhým priemerom (Ki),

d) predný drevený konštrukčný diel (31) sa prevŕta závrtnou skrutkou (1) a pritom sa vytvorí druhá vŕtaná diera (33) s druhým priemerom (Kj),

e) súčasne s krokom d) sa postupne s prenikaním závrtnej skrutky (1) vyrezávajú závitové úseky do drevených konštrukčných dielov (31, 32) a kovového plechu (30), a to do plechu (30) a do predného dreveného konštrukčného dielu (31) s vonkajším priemerom (di) predného úseku (3) tela a do druhého dreveného konštrukčného dielu (32) s vonkajším priemerom (d₂) zadného úseku (4) tela.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že prvá do dreva vŕtaná diera (34) sa vytvára v dvoch čiastkových krokoch:

bi) vŕtanie s priemerom (K 1) jadra vrtného hrotu (2) ako prvým vrtným úsekom (11) a b₂) navŕtanie s vonkajším priemerom ( Di alebo d]) druhého vrtného úseku (12) závrtnej skrutky.

5. Závrtná skrutka s vrtným hrotom (2), s predným úsekom (3) tela, so zadným úsekom (4) tela a s hlavou (5) skrutky, pričom vrtný hrot (2) tvorí prvý vrtný úsek (11) na prevŕtanie tiež hrubšieho kovového plechu (30), na vrtný hrot nadväzujú navrtávacie prostriedky ako druhý vrtný úsek (12) na navŕtanie vŕtania (34) v dreve, prvý úsek (3) tela je vybavený prvým závitom (13) do dreva s prvým priemerom (ki) jadra a prvým vonkajším priemerom (di) a zadný úsek (4) tela je vybavený druhým závitom (14) do dreva s druhým priemerom (k₂) jadra a druhým vonkajším priemerom (d₂), prvý vonkajší priemer (di) zodpovedá približne druhému vonkajšiemu priemeru (k₂), prvý vrtný úsek (11) má vonkajší priemer (Ki), ktorý zodpovedá prvému priemeru (k,) jadra alebo je o niečo väčší, navrtávacie prostriedky (12) majú vonkajší priemer, ktorý zodpovedá prvému vonkajšiemu priemeru (d,) predného úseku (3) tela alebo je trochu väčší.

6. Závrtná skrutka podľa nároku 5, vyznačujúca sa tým, že navrtávacie prostriedky (12) sú tvorené reznými hranami (25), ktoré boli vytvorené na prvom závite (13) do dreva, medzerami (26) v rebrách závitov.

7. Závrtná skrutka podľa nároku 5, vyznačujúca sa tým, že druhý vrtný úsek (12) má odlomiteľné diely (22), ktoré sú vytvorené na odlomenie pri narazení na kovový plech (30).

8. Závrtná skrutka podľa nároku 7, vyznačujúca sa tým, že priemer (Ki) prvého vrtného úseku (11) vrtného hrotu (2) je trochu väčší než priemer (kj) jadra prvého úseku (3) tela a priemer (Di) druhého vrtného úseku (12) vrtného hrotu je o niečo väčší než vonkajší priemer (d_t) prvého úseku (3) tela.

9. Závrtná skrutka podľa jedného z nárokov 5 až 8, vyznačujúca sa tým, že vrtný hrot pozostáva z vrtného plátku (20), ktorý je upevnený v priečnej drážke (24) na prednom konci závrtnej skrutky.

10. Závrtná skrutka podľa nároku 9, vyznačujúca sa tým, že vrtný plátok (20) má zaoblený hrot (27).

11. Závrtná skrutka podľa jedného z nárokov 5 až 10, vyznačujúca sa tým, že hlava (5) skrutky má kužeľový prechod (16) k telu skrutky a má imbusový tvar (15), ktorý kopíruje boky zubov.

12. Závrtná skrutka podľa jedného z nárokov 5 až 11, vyznačujúca sa týin, že výška závitu prvého predného závitu (13) do dreva je menšia než výška závitu druhého zadného závitu (14) do dreva.