TWI579467B - 脹開錨及其製造方法 - Google Patents

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Description

脹開錨及其製造方法
本發明係有關於一種如申請專利範圍第1項之前言所述的脹開錨。此種脹開錨配設一螺栓及一脹開套，該螺栓具有頸部區域及連接該頸部區域的脹開區域，在該脹開區域內，該螺栓朝該頸部區域逐漸變細，其中，該螺栓在該頸部區域內具有沿該螺栓延伸的凹槽，該脹開套至少局部包圍該螺栓且在其內側具有連接片，其中，該連接片至少部分卡入位於該頸部區域內的凹槽，且其中，該脹開套之壁厚因該連接片而局部增大，其中，該脹開套在其徑向擴展的情況下可沿該螺栓自該頸部區域移動至該脹開區域。
DE 101 08 844 A1公開過脹開錨。其插入位於基板(如部件之壁部或蓋板)中的鑽孔。透過將螺栓之脹開區域引入脹開套來將脹開套徑向擴展，從而將脹開錨錨定在基底中。此類脹開錨之螺栓的橫截面通常大體呈圓形。
EP 2 309 138 A2公開過一種脹開錨，其脹開區域具有平行於縱軸延伸之棱邊。EP 0 515 916 A2及DE 2 256 8 22 A1所描述之脹開錨中，透過導槽來將脹開套抗扭佈置在螺栓上。
本發明之目的在於提供一種脹開錨，其在製造成本較低且可 靠性較高的情況下達到極佳的負荷值。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種具有申請專利範圍第1項之特徵的脹開錨。較佳實施方式參閱附屬項。
本發明之脹開錨的特徵在於，該連接片在該脹開套自該頸部區域移至該脹開區域時至少局部進入該脹開區域且被該脹開區域徑向朝外壓迫。
本發明之出發點為某種兩難困境，其可能對具有圓形螺栓橫截面之傳統脹開套上的負荷值造成限制。通常需要儘可能增大護套厚度來更好地錨定在鑽孔壁上，因為增大護套厚度便能提高展開之護套的最大徑向膨脹度，從而更好地錨定在鑽孔壁上。但另一方面，必須將處於非展開狀態的護套容置於頸部區域內。若出於增強錨定能力考慮而增大護套厚度，則必須相應減小螺栓之頸部區域的直徑以便容置護套，此舉可能相應降低螺栓的斷裂負荷。亦即，儘管增大護套厚度有利於提高拔出值，但除非削弱螺栓，此點在先前技術之錨件中通常是無法實現的，因此，無法透過增大護套厚度來任意加大整個系統的載荷。
有鑒於此，本發明提出，在該護套上設置至少一卡入護套內部且形成局部壁厚增大部的連接片，以及在該螺栓之頸部區域內設置對應之凹槽，該凹槽在該非展開狀態中至少部分地對該連接片進行容置。EP 0 515 916 A2及DE 2 256 8 12 A1之錨件中的連接片僅起抗扭作用，而本發明的連接片係採用某種佈置方案，使其在錨件的正常使用過程中停留至脹開區域內的斜面並被徑向朝外壓迫。根據本發明，該連接片處的壁厚有所局部增大，如此便能顯著提高經展開之護套的最大徑向膨脹度，從而達到極佳的錨定效果。同時在本發明中，螺栓的頸部區域同時又沒有受到明顯削弱，因為本發明中的壁厚增大僅限於連接片，因此，利用頸部區域內的較窄凹槽即可容置該壁厚增大部。故與前述之先前技術相比，本發明在毋需 顯著削弱螺栓的情況下達到極佳的展開程度。因此，本發明能實現極佳的負荷值。從而解決前述之兩難困境。
該螺栓在該頸部區域內較佳具有沿縱向至少部分恆定的橫截面。該螺栓在該脹開區域內朝其尖端、即隨著與該頸部區域之距離的增大，而逐漸擴展。此點特定言之可包含以下方案：該螺栓之橫截面的圓周直徑、該螺栓之橫截面的內切圓直徑以及/或者其橫截面面積隨著與該頸部區域之距離的增大而增大。該凹槽及/或該連接片較佳平行於該螺栓之及/或該脹開錨之縱軸。特定言之，本文所提及之徑向及縱向皆相對該螺栓之及/或該錨件之縱軸而言，該縱軸尤指該螺栓與該錨件之對稱軸及/或中心軸。局部壁厚增大部較佳可指以下情況：該連接片上的壁厚大於該連接片周圍。
該脹開套及該螺栓較佳由金屬材料構成。該螺栓較佳在其相對該脹開區域的末端區域上具有用於螺母的外螺紋。特別是在該螺栓上可設有止動件，例如為環形肩，其對該護套脫離該脹開區域的移動進行限制。該亦可採用多組件實施方案之脹開套亦可到達該螺栓之外螺紋。根據本發明。該脹開區域用於展開該脹開套，即用於將該脹開套徑向擴展。
該卡入該螺栓上之凹槽的連接片亦可形成一抗扭裝置，其阻止脹開套環繞螺栓之縱軸相對該縱軸發生扭轉。該連接片原則上亦可具有若干中斷部。不過該連接片較佳係連續式。
為可靠地將該連接片激活，即將其以吸收負荷的方式與周圍的鑽孔壁擠壓在一起，該連接片通常應儘可能遠地到達脹開套的正面，即到達朝向該脹開區域的端面。因此，該連接片與該脹開套之朝向該脹開區域之端面的距離尤佳小於該連接片之高度的10倍、5倍、2倍、1倍或者一半。作為基於同樣理由的替代或補充方案，該連接片與該脹開套之朝向該脹開區域之端面的距離小於該脹開套之最短脹開縫隙之沿縱向測得的長度，以及，該距離特定言之小於該長度的0.5倍、0.25倍或0.1倍。作為基 於同樣理由的替代或補充方案，該連接片到達該脹開套的前三分之一或前四分之一。連接片之高度尤指脹開套上之連接片與其周圍區域的最大壁厚差。
根據本發明的另一較佳設計方案，設置於該螺栓之頸部區域內的該凹槽延伸至該螺栓之脹開區域。在該設計方案中，毋需將該勁度相對較大的連接片提前彎折，且該脹開套可在啟動錨件釘入操作時特別可靠地卡在周圍的鑽孔壁上。設置於螺栓之頸部區域內的凹槽亦可延伸至螺栓之脹開區域，從而特別是在啟動錨件釘入操作時進一步改進脹開特性。
根據特別有利的方案，該螺栓在該頸部區域內具有多個沿該螺栓延伸的凹槽，以及，該脹開套在其內側具有多個連接片，其皆用於局部增大該脹開套之壁厚且其分別至少部分地卡入一位於該頸部區域內的凹槽。在該脹開套自該頸部區域進入該脹開區域的移動過程中，該等連接片中的多個，特別是所有連接片，較佳至少部分地進入該脹開區域且被該脹開區域徑向朝外壓迫。亦即在該實施方式中，多個連接片以上述方式進行作用，從而在毋需顯著削弱螺栓之頸部區域的情況下進一步提高該護套的最大徑向膨脹度。頸部區域內之凹槽數目較佳與護套中之連接片數目相等。
在設有多個本發明之凹槽的情況下，本申請案所描述之特徵可適用於單獨一個凹槽、多個此種凹槽或者所有此種凹槽。作為補充或替代方案，在設有多個本發明之連接片的情況下，本申請案所描述之特徵可適用於單獨一個連接片、多個此種連接片或者所有此種連接片。
根據尤佳方案，該螺栓在該脹開區域內至少局部具有非圓形之橫截面，即不同於圓形的橫截面。該設計方案可將以下因素考慮在內：該脹開套因其內側之連接片而同樣具有非圓形之橫截面。該脹開區域之非圓形橫截面可對該內側呈非圓形之脹開套的脹開特性針對性地產生影響並加以改進。
例如，該螺栓之該脹開區域在該凹槽之延長度中的斜率至少局部可大於與該凹槽錯開佈置的區域，特別是沿周向與該凹槽錯開佈置的區域。亦即，該脹開區域沿徑向在該凹槽之延長度中的陡度較佳大於與該凹槽錯開佈置的區域，亦即，自該頸部區域出發視之的張角在該凹槽之延長度中至少局部大於沿周向與該凹槽錯開佈置的區域。根據該設計方案，由該連接片所形成之該壁厚增大部同樣以極大的幅度展開，從而獲得極大的展開程度。就與該凹槽錯開佈置的區域而言，該螺栓之側面的斜率亦可為負，從而有助於簡化製造工藝。本文提及斜率時，可將螺栓之縱軸作為橫座標，將垂直於該縱軸地穿過頸部區域(特別是穿過凹槽)的軸線作為縱座標，亦即，斜率為正時，螺栓之側面與該縱軸的距離隨著與頸部區域之距離的增大而增大，斜率為負時，螺栓之側面與該縱軸的距離隨著與頸部區域之距離的增大而減小。
作為替代或補充方案，該螺栓之該脹開區域在該凹槽之延長度中的斜率至少局部可小於與該凹槽錯開佈置的區域。如此便能例如將該勁度相對較大的連接片的展開延遲，且該脹開套能夠在啟動錨件釘入操作時特別可靠地卡在周圍的鑽孔壁上。
根據本發明的另一較佳改良方案，該螺栓在該頸部區域內，特別是在該至少一凹槽之區域內，以及/或者在該脹開區域內至少局部具有旋轉對稱之橫截面。旋轉對稱尤指以下情形：螺栓以一定角度圍繞其縱軸的旋轉使得該螺栓與其本身重合。該脹開套亦可具有旋轉對稱之橫截面，不過該旋轉對稱之橫截面因視需要設置於該護套中的脹開縫隙而存在偏差。採用旋轉對稱之橫截面後，螺栓能夠特別均勻地吸收拉力，從而在材料成本極低的情況下達到極大的負荷值。
該螺栓之在該脹開區域內的側面較佳連續式連接該螺栓之在該頸部區域內的側面。根據該設計方案，頸部區域與脹開區域間係採用 無階梯式過渡方案。此舉特別是在啟動錨件釘入操作時能夠進一步改進脹開特性。
根據本發明的一種有利設計方案，該連接片在其朝向該脹開區域的末端上具有斜面。此舉可使得將該勁度相對較大的連接片的導入側具有彎曲性，且該脹開套能夠在啟動錨件釘入操作時特別可靠地卡在周圍的鑽孔壁上。
根據另一方案，該螺栓在一凹處，特別是該凹槽中具有膠層，其可被該脹開套，特別是被該連接片激活。設置於該凹處中的該膠黏劑例如可採用微封裝方案，以便其被該脹開套所施加之壓力激活。作為替代方案，該脹開套上亦可設有某種將該膠黏劑化學激活的物質。在展開狀態中，該膠黏劑可在螺栓上對該護套起保護作用，從而產生承載能力極強的連接。因其佈置在一凹處中，該膠黏劑之防止提前激活或磨損的性能極佳，從而產生特別高的可靠性。原則上可將該設有膠黏劑的凹處設置在頸部區域或頭部區域內。不過該凹處尤佳由位於頸部區域中之容置該連接片的該凹槽構成。在此情況下，該凹槽係實現多重功能，從而大幅降低製造成本。
作為補充或替代方案，該護套可在一凹處中具有一可被該螺栓激活的膠層。
本發明亦有關於一種製造方法，用於製造本發明之脹開錨，根據該方法，自第一坯料成型該脹開錨的螺栓，以及，自第二坯料成型該脹開錨的脹開套。該第一坯料可為線材，在該線材上例如透過頂鍛或滾壓來製成該脹開區域。該第二坯料可為將被彎曲成該護套的金屬板。
根據尤佳方案，藉由滾壓工藝在該脹開套的內側上成型該連接片。在該滾壓工藝中，亦可製成該護套的其他功能元件，如外側之突出部或鄰近末端的分度。
至少一應用於該滾壓工藝中的成型輥的旋轉軸較佳平行於該連接片，至少與該連接片成小於45°的角度。
根據另一方案，在該凹槽之成型完畢後將一塗層液鍍覆至該第一坯料，以及，隨後使得該第一坯料圍繞其旋轉軸進行旋轉，使得該塗層液積聚在該凹槽的外部並以局部增大的層厚硬化。根據該實施方式，本發明之特別的螺栓橫截面結合旋轉塗佈法係用來製造針對性之非均勻的塗層，從而獲得另一功能性。
本發明亦有關於一種機構，其由帶孔口的基板與佈置在該孔口中的本發明之脹開錨構成，其中，該螺栓的脹開區域將該脹開套的連接件壓緊在該孔口的壁部上。因此，該脹開錨錨定在該孔口中，其中，該脹開套在該連接片上被激活，亦即，該脹開套直接在該連接片上與該鑽孔壁擠壓在一起。該基板尤指混凝土基板。
1‧‧‧脹開錨
5‧‧‧基板
6‧‧‧附件
8‧‧‧螺母
10‧‧‧螺栓
11‧‧‧頸部區域
12‧‧‧脹開區域
15‧‧‧凹槽
17‧‧‧止動件
18‧‧‧外螺紋
19‧‧‧膠層
20‧‧‧脹開套
21‧‧‧正面
23‧‧‧脹開縫隙
24‧‧‧脹開縫隙
25‧‧‧連接片
26‧‧‧斜面
100‧‧‧縱軸
圖1為一釘入混凝土基板的本發明之脹開錨的局部縱向剖面圖，其僅作粗略示意；圖2為圖1所示脹開錨之螺栓的側視圖；圖3為該脹開錨之螺栓的沿圖2所示線條A-A的橫截面圖，其中，圖7所示脹開套處於展開狀態；圖4為該脹開錨之螺栓的沿圖2所示線條B-B的橫截面圖，其中，圖7所示脹開套處於展開狀態；圖5為該脹開錨之螺栓的沿圖2所示線條C-C的橫截面圖，其中，圖7所示脹開套處於展開狀態；圖6為圖2所示螺栓之尖端區域的透視圖；圖7為圖1所示脹開錨之對應於圖2所示螺栓的脹開套的透視圖； 圖8為圖7所示脹開套的前視圖；圖9為圖7所示脹開套的側視圖；圖10為圖7所示脹開套的後視圖；及圖11為該脹開套的沿圖8所示線條A-A的縱向剖面圖。
下面結合附圖所示較佳實施例對本發明進行詳細說明，其中在本發明之範圍內，下文將示出之實施例的某些特徵原則上可單獨地或者透過任意之組合而實現。
附圖示出本發明之脹開錨1的一實施例。如圖1所示，脹開錨1具有螺栓10及包圍該螺栓10的脹開套20。螺栓10具有頸部區域11，其橫截面大體恆定，該螺栓在其前端區域具有連接該頸部區域11的用於脹開套20的脹開區域12，在該脹開區域內，螺栓10自頸部區域11出發朝其前端逐漸擴展。在頸部區域11之遠離脹開區域12的一側，螺栓20具有例如構建為環形肩之用於脹開套20的止動件17。螺栓10在其相對該脹開區域12的後端區域上設有用於螺母8的外螺紋18。
釘入脹開錨1時，沿螺栓10之縱軸100將螺栓10之脹開區域12朝前推入位於圖1所示基板5中的鑽孔。由於設有止動件17，脹開套20在此過程中亦被送入該鑽孔。隨後，例如透過擰緊螺母8將螺栓10自該鑽孔拉出一段距離。由於與鑽孔壁存在摩擦力，脹開套20滯留下來且螺栓10相對脹開套20發生移動，在此移動過程中，螺栓10之脹開區域12愈來愈深地侵入脹開套20，使得脹開套20被螺栓10的脹開區域12徑向擴展且與鑽孔壁擠壓在一起。利用此種機制將脹開錨1固設在基板5中。脹開錨1之固設在基板5中的釘入狀態參閱圖1以及圖3至5。可利用螺母8將附件6固定在基板5上。
特別是如圖2、3及6所示，螺栓10之頸部區域11具有多 個凹槽15，在本實施例中設有六個凹槽15。該等凹槽15彼此平行且平行於螺栓10之縱軸100，該等凹槽較佳自止動件17出發延伸至脹開區域12。在橫截面圖(圖3)中，螺栓10之頸部區域11呈非圓形狀，較佳呈波形，其中該等波谷由該等凹槽15形成。在螺栓10的橫截面圖中，該等凹槽15的邊沿較佳連續式延伸。但該等凹槽15的邊沿原則上亦可形成階梯狀。
特別是如圖7、8、10及11所示，脹開套20在其內側具有多個連接片25，在本實施例中設有六個連接片25。位於脹開套20之內側上的連接片25之數目較佳等於位於螺栓10之頸部區域11內的凹槽15之數目，或者小於凹槽15之數目。連接片25彼此平行且平行於螺栓10之縱軸100。在橫截面圖中(圖3至5及8)，脹開套20較佳具有內側之波形，其中該等波峰由該等連接片25形成。在脹開套20的橫截面圖中，該等連接片25的邊沿較佳連續式延伸。但該等連接片25的邊沿原則上亦可形成階梯狀。如圖3及8所示，脹開套20在該等連接片25上的壁厚大於沿周向與該等連接片25錯開佈置的區域。
特別是如圖3之橫截面圖所示，脹開套20之該等連接片25卡入位於螺栓10之頸部區域11內的該等凹槽15。該等連接片25到達脹開套20之正面21，即到達朝向螺栓10之脹開區域12並遠離止動件17的端面。
在螺栓10之脹開區域12內，螺栓10圍繞縱軸100之圓周隨著與頸部區域11之距離的增大而增大(參閱圖2至5)。特別是如圖2至6所示，螺栓10之脹開區域12的張角沿螺栓10之周向有所不同。在圖2及6之實施方式中，螺栓10之脹開區域12在該等凹槽15之延長度中的斜率大於與該等凹槽15錯開佈置的區域。不過原則上亦可採用以下之實施方案：螺栓10之脹開區域12在該等凹槽15之延長度中的斜率小於與該等凹槽15錯開佈置的區域。
與頸部區域11相同，螺栓10之脹開區域12的截面圖(例如圖5)亦呈非圓形狀，較佳呈波形。脹開區域12連續地連接頸部區域11，且在該等凹槽15之延長度中的斜率大於與該等凹槽錯開佈置的區域，故螺栓10在脹開區域12之圖4所示較佳橫截面平面內，具有圓形橫截面。
脹開套20在將螺栓10送入基板5時處於非展開狀態，在該狀態中，脹開套20之由該等連接片25所形成之局部壁厚增大部至少部分地進入位於螺栓10中的該等凹槽15，使得脹開套20之由該等連接片25所形成之該等壁厚增大部不徑向朝外突出或者視情況僅部分地徑向朝外突出。當脹開套20展開時，即脹開套20進入脹開區域12且被該脹開區域徑向擴展時，該等連接片25被激活並在脹開套20之外側上突出，參閱圖4。
特別是如圖7至11所示，該等連接片25在脹開套20之正面21之區域內各具一斜面26。在該斜面26上，脹開套20之壁厚朝正面21(較佳連續性地)逐漸變小。
特別是如圖7所示，脹開套20具有若干以脹開套20之正面21為出發點的脹開縫隙24。該等脹開縫隙23及24有助於藉由螺栓10之脹開區域12將脹開套20徑向擴展。可透過捲起一金屬板來製成該脹開套20。
如圖6所示，螺栓10在該等凹槽15中的至少一個中，較佳在與脹開區域12的過渡部上，具有一膠層19，其在釘入該錨件時被脹開套20的對應之連接片25激活並可將脹開套20固設在螺栓10上。
1‧‧‧脹開錨
5‧‧‧基板
6‧‧‧附件
8‧‧‧螺母
10‧‧‧螺栓
11‧‧‧頸部區域
12‧‧‧脹開區域
17‧‧‧止動件
18‧‧‧外螺紋
20‧‧‧脹開套
21‧‧‧正面
100‧‧‧縱軸

Claims (11)

  1. 一種脹開錨(1)，包含一螺栓(10)，該螺栓具有頸部區域(11)及連接該頸部區域(11)的脹開區域(12)，在該脹開區域內，該螺栓(10)朝該頸部區域(11)逐漸變細，其中，該螺栓(10)在該頸部區域(11)內具有沿該螺栓(10)延伸的凹槽(15)，且包含一脹開套(20)，該脹開套至少局部包圍該螺栓(10)且在其內側具有連接片(25)，其中，該連接片(25)至少部分卡入位於該頸部區域(11)內的凹槽(15)，且其中，該脹開套(20)之壁厚因該連接片(25)而局部增大，其中，該脹開套(20)在該脹開套(20)徑向擴展的情況下可沿該螺栓(10)自該頸部區域(11)移動至該脹開區域(12)，該連接片(25)在該脹開套(20)自該頸部區域(11)移至該脹開區域(12)時至少局部進入該脹開區域(12)且被該脹開區域(12)徑向朝外壓迫，其特徵在：該螺栓(10)之該脹開區域(12)在該凹槽(15)之延長度中的斜率至少局部大於與該凹槽(15)錯開佈置的區域，或者，該螺栓(10)之該脹開區域(12)在該凹槽(15)之延長度中的斜率至少局部小於與該凹槽(15)錯開佈置的區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之脹開錨(1)，其中，該連接片(25)與該脹開套(20)之朝向該脹開區域(12)之端面(21)的距離小於該連接片(25)之高度的10倍、5倍或2倍。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)，其中，設置於該螺栓(10)之頸部區域(11)內的該凹槽(15)延伸至該螺栓 (10)之脹開區域(12)。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)，其中，該螺栓(10)在該頸部區域(11)內具有多個沿該螺栓(10)延伸的凹槽(15)，該脹開套(20)在其內側具有多個連接片(25)，其皆用於局部增大該脹開套(20)之壁厚且其分別至少部分地卡入一位於該頸部區域(11)內的凹槽(15)，以及，在該脹開套(20)自該頸部區域(11)進入該脹開區域(12)的移動過程中，多個連接片(25)至少部分地進入該脹開區域(12)且被該脹開區域(12)徑向朝外壓迫。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)，其中，該螺栓(10)在該脹開區域(12)內至少局部具有非圓形之橫截面。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)，其中，該螺栓(10)在該頸部區域(11)內以及/或者在該脹開區域(12)內至少局部具有旋轉對稱之橫截面。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)，其中，該螺栓(10)之在該脹開區域(12)內的側面連續式連接該螺栓(10)之在該頸部區域(11)內的側面。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)，其中，該連接片(25)在其朝向該脹開區域(12)的末端上具有斜面(26)。
  9. 如申請專利範圍第1或第2項之脹開錨(1)， 其中，該螺栓(10)在一凹處，特別是該凹槽(15)中具有膠層(19)，其可被該脹開套(20)，特別是被該連接片(25)激活。
  10. 一種製造方法，用於製造如前述申請專利範圍第1~第9項中任一項之脹開錨(1)，根據該製造方法，自第一坯料成型該脹開錨(1)的螺栓(10)，以及，自第二坯料成型該脹開錨(1)的脹開套(20)，藉由滾壓工藝在該脹開套(20)的內側上成型該連接片(25)，其中，至少一應用於該滾壓工藝中的成型輥的旋轉軸較佳平行於該連接片(25)，至少與該連接片成小於45°的角度。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，在該凹槽(15)之成型完畢後將一塗層液鍍覆至該第一坯料，以及，隨後使得該第一坯料圍繞其旋轉軸進行旋轉，使得該塗層液積聚在該凹槽(15)的外部並以局部增大的層厚硬化。
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