WO2005118190A1 - Verfahren, anker und bohrmaschine zur verankerung des ankers in einem ankergrund - Google Patents

Verfahren, anker und bohrmaschine zur verankerung des ankers in einem ankergrund Download PDF

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WO2005118190A1
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WO
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anchor
drilling machine
vibration
armature
frequency
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PCT/EP2005/005880
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Oliver Hacker
Marc Schäffer
Diethard Fohr
Achim Hess
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Fischerwerke Artur Fischer Gmbh & Co. Kg
A & M Electric Tools Gmbh
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    • B23B2270/30—Chip guiding or removal

Definitions

  • the invention relates to a method for anchoring an anchor in an anchor base with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an anchor suitable for the method according to the invention with the features of the preamble of claim 8 and a drilling machine suitable for carrying out the method the features of the preamble of claim 18.
  • the invention is particularly directed to anchoring in concrete, stone, stone-like materials, masonry and similar materials as an anchor base, that is to anchoring in construction. It is known and customary to drill a borehole as an anchor hole with a hammer drill or hammer drill into the anchor base and then to insert and anchor an anchor in the anchor hole.
  • anchor in the sense of the invention should be understood very comprehensively and generally designate elements that can be anchored in an anchor hole, i.e. are attachable and with which an object can be attached to the anchor base.
  • Such anchors which can also be referred to as (expansion) anchors, are, for example, expansion anchors with a
  • Expansion sleeve and an expansion cone the expansion sleeve being expandable by sliding it onto the expansion cone or vice versa by pulling the expansion cone into the expansion sleeve and thereby being anchored in a borehole / anchor hole.
  • the anchoring in a cylindrical anchor hole is predominantly non-positive, due to the roughness or irregularity of the wall of the hole there is an additional
  • the anchor hole can also have a widening which forms an undercut which is positively engaged behind by an undercut anchor.
  • the object of the invention is to propose an alternative anchoring option.
  • the basic idea of the invention is to produce an anchor hole for anchoring an anchor by high-frequency vibration processing of the anchor base and to use the anchor as a tool.
  • the oscillation is preferably a longitudinal oscillation, but it is additionally or exclusively one
  • the method according to the invention provides for the anchor hole in the anchor base to be produced at least partially by machining the anchor base with high-frequency mechanical vibrations, in particular in the ultrasound range.
  • High frequency means an oscillation frequency of about 10 kHz or more, the ultrasound range is between about 20 kHz and 1000 MHz.
  • the anchor to be anchored itself forms a tool for high-frequency mechanical vibration processing of the anchor base, i.e. for producing the anchor hole and can also be referred to as a sonotrode. Only a part of the anchor can form the tool, for example the expansion sleeve or the expansion cone of an expansion anchor.
  • Partial production of the anchor hole is to be understood to mean that, for example, only a widening of the anchor hole, which forms an undercut for the form-fitting anchoring of an undercut expansion anchor, is produced by the high-frequency vibration processing after a cylindrical anchor hole, for example, has been conventionally used with an impact drill or a Hammer drill has been drilled.
  • the invention has several advantages, one or more of which come into play depending on the embodiment of the invention.
  • An advantage of the invention is that the
  • Manufacture of the anchor hole and the anchoring of the anchor can be done in one operation, wherein during the manufacture of the anchor hole by suction
  • Anchor hole is made overall by vibration machining. Another advantage of the invention is that the manufacture of the anchor hole by the high frequency
  • Vibration processing does not require any rotational movement of the tool, ie the armature used as the tool.
  • the anchor hole does not have to be circular Have cross-section, but any cross-sections of the anchor hole are possible.
  • the invention also enables the cross section of the anchor hole to change over its depth. Another advantage of the invention is that the vibration excitation of the anchor forming the tool prevents the anchor from jamming when it is driven in and spread apart in the anchor hole.
  • the anchor always creates free vibration excitation. It is avoided, for example, that an expansion sleeve of an expansion anchor is clamped in an annular gap between the expansion cone and a perforated wall when it is pushed onto an expansion cone. With conventional anchoring, there is a risk of jamming particularly when the expansion sleeve is spread into an undercut, for example a conical widening, of the anchor hole.
  • Another advantage of the invention is that tool wear becomes meaningless.
  • the anchor used as a tool is used only once, it practically forms a disposable tool for producing the anchor hole, in which it remains as an anchor. The service life of the anchor is sufficient to produce the anchor hole; if necessary, it can have a wear surcharge. An expensive and wear-resistant drilling tool is no longer necessary if the anchor hole is made as a whole by vibration machining.
  • the dimensional accuracy of the anchor hole is also improved by using the anchor only once as a tool in comparison with a wearing (closed) drill.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that the armature used as a tool for producing the armature hole is excited at least approximately with a natural vibration frequency of the armature or all parts of a vibration drilling machine including the armature that vibrate with the armature, that is to say at least approximately in resonance with a vibration exciter. Material to be alienated or to be removed is ablated at this resonance frequency and, if necessary, also by cutting.
  • the armature which oscillates in its natural vibration frequency, carries out vibrations with a small amplitude and high effectiveness, only very small excitation amplitudes of, for example, 20 ⁇ m (micrometers) being required to excite these vibrations due to the resonance effect.
  • the high-frequency excitation with small amplitude leads to a low mechanical and acoustic load on the environment.
  • a vibratory drilling machine can be guided quietly by hand.
  • Anchor holes with different contours can be worked out sensitively and precisely.
  • the anchor used as a tool is intended to remain in the anchor hole made with it.
  • the armature excited to resonate vibrations removes the material of the anchor base exactly in its own circumferential contour.
  • An anchor hole is created which tightly surrounds the anchor and in which the anchor can develop high clamping forces. This also applies to honeycomb or hollow block bricks, pumice stone or the like, in which holes are too large in conventional drilling technology due to cut-outs.
  • the anchor can first be pulled out again to remove dust or the like from the anchor hole.
  • the anchor is advantageous after reaching an intended drilling depth from the
  • Vibration drilling machine unclamped and left in the anchor hole. Damage to the perforated walls in soft anchor bases such as gas concrete, plaster or the like is avoided. A new anchor is used for each anchoring, so that wear-related dimensional tolerances of the anchor hole cannot occur.
  • the anchor hole has an undercut, which is produced as a tool by the vibration processing with the anchor or a part of the anchor, for example an expansion sleeve.
  • the shape of the undercut is largely arbitrary, for example, it can be designed as a conical or step-shaped widening of the anchor hole.
  • Undercut can be drilled beforehand in a conventional manner by drilling with an impact drill or hammer drill, or it can also be produced by vibration machining.
  • This embodiment of the invention has the advantage that a precisely fitting undercut through the anchor or the part of the anchor that engages behind the undercut after the anchoring as
  • Vibration machining tool is manufactured.
  • the production of the undercut is simpler than a conventional reaming for widening the anchor hole for an undercut by laterally deflecting a special drill or the like.
  • Tool The deflection of, for example, the expansion sleeve of an undercut expansion anchor, which is used as a tool for producing the undercut by high-frequency vibration processing, is carried out in a simple manner by pushing the expansion sleeve onto the expansion cone with simultaneous vibration excitation of the expansion sleeve.
  • a feed is only straight and axial, a swiveling movement or other lateral deflection of the tool is not necessary.
  • the undercut can therefore deviate from a circular shape, in particular it is possible to introduce one or more expansion brackets at one or more circumferential locations of the anchor hole by vibration excitation laterally into the anchor base.
  • the undercut or undercuts are only made precisely where the one
  • Another application of the invention is the use of a concrete screw as an anchor and tool with which a thread is produced in a hole wall of an anchor hole in the anchor base by vibration processing.
  • the concrete screw can be vibrated axially and / or rotationally (oscillating).
  • the anchor hole can previously be drilled conventionally, in principle it is also possible to produce the anchor hole simultaneously with the production of the thread by vibrating the concrete screw as a tool. Concrete screws are known as such, they are traditionally applied with impulses
  • Rotary impact energy is screwed into a borehole previously drilled in an anchor base, a screw thread cutting into a hole wall.
  • the anchor base is usually concrete or stone.
  • a dowel or the like is not required, the concrete screw is screwed directly into the concrete.
  • a heavy and special impact wrench with high rotary impact energy is required.
  • Core diameter of the concrete screw is smaller than a diameter of the borehole, there is an annular space between a shaft of the concrete screw and a hole wall of the borehole.
  • the invention is directed to an anchor which is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the anchor according to the invention forms a tool (sonotrode) for producing the anchor hole in an anchor base made of, for example, concrete or steel by high-frequency mechanical
  • the anchor also forms the tool for producing an anchor hole for anchoring it in an anchor base. Only a part of the anchor can form the tool, for example the expansion sleeve or the shaft or the expansion cone of an expansion anchor.
  • the anchor according to the invention can be used as a tool also serve to produce only a part of the anchor hole by vibration processing, for example an undercut widening of the anchor hole which has previously been produced in a different way, for example drilled.
  • At least one natural oscillation frequency of the armature is preferably at
  • Excitation frequency of a high-frequency vibration exciter tuned.
  • the anchor hole can be produced with high efficiency with a small excitation amplitude of, for example, only 20 ⁇ m (micrometers) due to the resonance effect.
  • Undercut expansion anchor which, when spread and anchored, engages behind an undercut of the anchor hole.
  • the invention enables anchors with a cross-section deviating from a circular shape because the anchor forming the tool does not have to be driven in rotation to produce the anchor hole.
  • the invention enables, for example, angular or oval anchors, which are held in the anchor hole in a rotationally fixed manner. So far, this has not been possible when drilling a cylindrical, even undercut anchor hole.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the anchor is a concrete screw that forms the tool.
  • the concrete screw cuts its thread into the anchor base itself due to vibration excitation.
  • the advantage comes into play that the vibration excitation of the concrete screw prevents jamming, thread production is therefore easier, the thread can be cut deeper into the hole wall of the anchor hole in the anchor base, an intermediate space between a shank of the concrete screw and a perforated wall can be reduced; a shank diameter of the concrete screw that corresponds to a hole diameter of the anchor hole is possible.
  • the suction channel has suction channel for the extraction of rock powder, which arises in the at least partial production of the anchor hole by the vibration processing.
  • the suction channel extends from a front end of the armature, that is to say from a point at which the rock powder accumulates, to a rear region of the armature which protrudes from the anchor base or which is at least accessible for the suction of the rock powder is.
  • the suction channel can be, for example, a groove or a closed, internal channel in the manner of a bore.
  • the suction channel which can also be used for blowing out and / or as a feed channel for a drilling fluid, enables the anchor hole to be cleaned during manufacture.
  • the drilling fluid can be liquid or gaseous (for example air); abrasive drilling aids are preferably added to it.
  • the armature has a drill head which expands automatically during drilling.
  • the anchor has longitudinal slots in the area of its drill head, one end face of the drill head having a recess, for example, being concavely curved.
  • the axial contact pressure generated in the hole production on the end face of the drill head generates a radially outward spreading force via the concave curvature, which expands the armature radially outward in the region of the longitudinal slots.
  • the expansion takes place automatically as a function of the anchor hole progress. Without additional measures, an anchor hole that widens conically in the direction of drilling arises, the shape of which is exactly adapted to the anchor that widens conically in the direction of drilling. Without additional spreading measures, the anchor is positively fastened in the anchor hole with a high degree of accuracy.
  • a base body of the armature has a shaft and a free end designed as a drill head, the drill head having a non-circular cross-sectional contour that projects beyond the shaft in the radial direction. It can be produced in a simple manner prismatic anchor holes with a non-circular cross-sectional shape, the corners of the non-circular drill head at one
  • the invention provides a drilling machine designed as a vibration drilling machine with a high-frequency vibration exciter. It is preferably a handheld device and / or an electric drill.
  • the (drilling) tool is the armature clamped in the drilling machine, which in at least one natural vibration frequency is based on the excitation frequency of the high-frequency vibration exciter is tuned.
  • the excitation frequency and the natural vibration frequency are expediently above 10 kHz and in particular in the ultrasound range.
  • the vibration exciter and the armature forming the tool are at least approximately in resonance.
  • the drilling machine has a quick-action clamping device for the armature that can be operated without tools.
  • the quick-action clamping device can be a jaw chuck and is expediently a collet in which the anchor can be inserted with a precise fit.
  • the quick release device allows a good one
  • the anchors can be clamped in the hand-held drill in a simple manner and without an additional tool. After the anchor hole has been made, the anchor can be loosened (unclamped) quickly. Damage to the anchor hole when loosening the
  • Anchor from the drill is avoided.
  • the production of anchor holes and the insertion of the anchors can be done in a fast cycle.
  • the anchor advantageously has a threaded rod with which it is held in the clamping device of the drilling machine.
  • the armature itself or its base body can swing freely through the tensioning device without restriction. A high drilling performance can be achieved.
  • the threaded rod, with an expansion head possibly attached to it, is inserted into the anchor hole together with the anchor during the manufacture of the anchor hole. An additional subsequent installation effort is not necessary.
  • the clamping device of the drilling machine is designed as a magnetic holder and the armature is designed for magnetic attachment to the clamping device.
  • the armature is designed for magnetic attachment to the clamping device.
  • it has in particular a magnetically attractable material, preferably a soft magnetic iron material.
  • the anchor can be clamped in and released without much effort.
  • Magnetic force is sufficient to fix the armature, while the transmission of the vibration energy from the vibration exciter to the armature is brought about by surface pressure as a result of the hand-applied contact pressure.
  • the same also applies to a mounting of the armature on the tensioning device, in which either the Anchor or the tensioning device has an auxiliary pin for attaching the anchor.
  • the tensioning device is expediently made from a material with low sound absorption and in particular from titanium. It has been shown that the vibration energy of the vibration exciter can be transmitted to the anchor at least almost without loss.
  • the armature is held in a statically fixed and, in particular, non-rotatable manner in the tensioning device of the vibration drilling machine.
  • the statically fixed clamping of the armature used as a tool has the effect that its oscillating movement causing the vibration processing of the armature base is essentially exclusively a dynamic natural oscillation.
  • the fixed clamping leads to a precisely defined natural vibration frequency, which makes it easier to match the excitation frequency of the vibration exciter to the overall system.
  • the non-rotatable clamping of the anchor as a tool for producing the anchor hole allows the production of anchor holes with a cross-section deviating from the circular shape, in particular in connection with a non-circular drill head. After reaching the desired anchoring depth, the drill can be rotated together with the non-rotatably clamped anchor, the radially over the shaft of the
  • Anchor protruding parts of the drill head create an undercut that is precisely defined in shape compared to the non-circular core hole.
  • the vibration exciter of the drilling machine according to the invention is advantageously designed as a piezo exciter.
  • the electrical energy provided via a mains cable or a rechargeable battery is converted into a high-frequency alternating voltage using a generator and converted into mechanical vibrational energy with high efficiency by means of the piezo exciter.
  • high drilling performance can be achieved with comparatively low drive energy.
  • the vibratory drilling machine can be small, light and handy.
  • Drilling aids provided drilling fluid (preferably liquid, possibly gaseous) provided. Anchors with a variety of drilling heads can also be used without a cutting edge. The abrasive oscillating movement of the drill head, for example with a flat end face, is effectively supported by the abrasive drilling aids such as diamond dust or the like. The drilling fluid leads the drilled out
  • the suction device or the feed device expediently comprises a collector which is connected to a suction / rinsing channel arranged on the armature.
  • the suction / rinsing channel can be provided on the inside or on the outside surface of the armature.
  • connection of the collector to the suction / rinsing channel in the anchor allows universal use. For example, air can be sucked in through the collector and the suction / rinsing channel, the drilling dust removed in the area of the drill head being sucked off directly at the removal site, avoiding the formation of dust. The same arrangement can also flow through in the opposite direction.
  • Air flowing through the drilling dust can be effectively blown out of the borehole.
  • a drilling fluid for example in the form of water with diamond dust, can be pumped through the collector and the suction / rinsing channel to the drilling head.
  • a targeted dosage is possible.
  • a closed system can be formed with two collectors, with which air or the drilling fluid is supplied and also sucked off again.
  • anchor holes in stone or stone-like materials such as concrete or masonry or the like can be produced precisely.
  • Anchor hole remaining anchor fits snugly in the anchor hole created by himself.
  • non-circular anchor holes with an undercut and high shape accuracy can be produced, which are suitable for clamping and form-fitting fixing of corresponding anchors or expansion anchors.
  • Figure 1 shows a first anchor according to the invention
  • FIGS. 2a-c a second anchor according to the invention in different anchoring steps
  • Figure 3 shows a concrete screw according to the invention
  • FIG. 4 shows another anchor according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic perspective illustration of a hand drill with a piezo vibration exciter and a non-rotatably clamped armature as a tool according to the invention
  • FIG. 6 shows a variant of the armature according to FIG. 5 with a radially protruding drill head
  • FIG. 7 shows a schematic plan view of an anchor base with a triangular anchor hole with a circular undercut according to the invention
  • FIG. 8 shows a schematic sectional illustration of the anchor base according to FIG. 7 with details of the undercut of the anchor hole and with the inserted anchor according to FIG. 6;
  • FIG. 9 shows a variant of the arrangement according to FIG. 5 with a further collector encompassing the anchor;
  • FIG. 10 is an enlarged detail view of the anchor according to FIG. 9 with details of its self-expanding drill head according to the invention
  • FIG. 11 shows details of a clamping device according to FIG. 9 designed as a collet according to the invention
  • FIG. 12 shows a variant of the tensioning device according to FIG. 11 in the form of a magnetic holder
  • FIG. 13 shows a further variant of the tensioning device according to the invention with an auxiliary pin provided for attaching the armature.
  • the anchor 10 according to the invention shown in FIG. 1 is an undercut expansion anchor, it has an anchor shaft 12 and an expansion sleeve 14.
  • the anchor shaft 12 has a thread 16 at its rear end and a thread at a front end
  • the expansion sleeve 14 is tubular, it is displaceable on the shaft 12. In a front area facing the expansion cone 18, the expansion sleeve 14 has open slots 22 at the front, which divide the expansion sleeve 14 into expansion tabs 24.
  • the anchor 10 is introduced into a previously drilled, cylindrical anchor hole 28 in the anchor base 26, as shown in FIG. With the help of a radio frequency
  • the high-frequency drilling machine is or comprises a vibration generator that generates mechanical vibrations in the high-frequency range.
  • High frequency means a frequency of about 10 kHz or higher.
  • the drilling machine preferably works with vibrations in the ultrasonic range, that is in the range between approximately
  • the vibration generator can be a hand-held device, for example in the form of a hand drill.
  • the high-frequency drilling machine has a tubular oscillator 30, the front end of which, visible in FIG. 1, is placed on a rear end of the expansion sleeve 14 facing it.
  • the vibrator 30 is excited by the high-frequency drilling machine to produce axial mechanical vibrations in the ultrasonic range.
  • the vibrations can also be understood as vibrations, they are indicated by the double arrow 32.
  • the vibrator 30 transmits the ultrasonic vibrations the expansion sleeve 14 of the armature 10.
  • the expansion sleeve 14 excited in this way to form ultrasonic vibrations forms a tool, also called a sonotrode, for ultrasound processing of the anchor base 16.
  • Ultrasound processing is to be understood as processing the anchor base 26 with mechanical vibrations in the ultrasound range.
  • the processing of the anchor base 26 is also with a
  • the (cylindrical) anchor hole 28 may have been drilled with an impact drill or hammer drill. Another possibility according to the invention is
  • the anchor shaft 12 is subjected to high-frequency, in particular ultrasonic, vibrations using the high-frequency vibration drilling machine (not shown) and driven into the non-predrilled anchor base 26.
  • the anchor shaft 12 can with its thread 16 in a
  • Tool holder of the high-frequency drilling machine can be screwed in or clamped in order to achieve good vibration transmission.
  • the anchor hole 28, including the conical undercut with the shaft 12 and the expansion sleeve 14 of the anchor 10 can be produced as a tool by means of vibration, in particular by ultrasonic processing, or only the undercut of the anchor hole 28 with the expansion sleeve 14 of the anchor 10 can be produced manufacture as a tool by vibration processing after the anchor hole 28 has previously been made in a different manner.
  • FIG. 2a shows a second anchor 36 according to the invention, which also as
  • Expansion anchor is formed.
  • the armature 36 has an expansion sleeve 38 with a cylindrical outer circumference and an axial through hole.
  • the through hole is cylindrical in a rear region of the armature 36, which extends over a little more than half the length of the armature 36, and has an internal thread 40.
  • the through hole tapers towards the front end with a hollow cone 42 front area of the expansion sleeve 38 in the expansion leg 46.
  • the anchor 36 is clamped in a high-frequency drilling machine, not shown, or screwed on with its internal thread 40 or in some other way with mechanical vibrations in the infrared or ultrasound range, such as with the double arrow 32 indicated impinged and driven into the not pre-drilled anchor base 26.
  • Drilling dust arising during the vibration processing of the anchor base 26 can be sucked off through the expansion sleeve 38, as shown by arrow 48.
  • the axial through hole of the expansion sleeve 38 thus forms a suction channel for extracting drilling dust.
  • an expansion cone 48 is driven into the expansion sleeve 38, as shown in FIG. 2b, which spreads the expansion legs 46 and thereby anchors the expansion anchor 36 in the anchor hole in the anchor base 26.
  • a screw (not shown) or a threaded bolt for fastening an object (not shown) can be screwed into the internal thread 40.
  • the anchor 36 forms a tool for producing an anchor hole by ultrasound or vibration machining of the anchor base 26.
  • FIG. 2c A modification of the invention is shown in FIG. 2c.
  • a cylindrical expansion body becomes
  • Spreading body 50 is placed and this is subjected in particular to ultrasonic vibrations.
  • the ultrasonic vibrations are on the expansion legs 46 of the
  • Transfer anchor 36 whereby they are displaced in the direction of arrows 52 to the outside and form into the anchor base 26. This will make a conical
  • the hollow cone 42 is expanded and can be cylindrical at the end of the anchoring.
  • FIG. 3 shows an anchor 54 according to the invention, which is designed as a concrete screw also designated 54.
  • the concrete screw 54 forms a tool, ie it is clamped, for example, on a screw head 56 into a tool holder of a high-frequency drilling machine, not shown, and by it High frequency or ultrasonic vibrations are applied.
  • the ultrasonic vibration takes place in particular as an oscillating torsional vibration in the direction of the double arrow 58, so that a screw thread 60 of the concrete screw 54 used as an anchor and as a tool cuts into the anchor base 26, which consists, for example, of concrete.
  • the concrete screw 54 has a suction channel 64, which is formed as a longitudinal groove in a shaft of the concrete screw 54.
  • the groove forming the suction channel 64 interrupts the thread 60, as a result of which end cutting edges are formed on the threads, which improve the thread production in the anchor base 26 by means of the ultrasonic torsional vibrations.
  • FIG. 4 shows a further anchor 66 according to the invention in the form of an expansion anchor with a shaft 68 which has a thread 70 at a rear end and an expansion cone 72 at a front end. There is one on the shaft 68
  • Expansion sleeve 74 with a continuous longitudinal slot.
  • the armature 66 from FIG. 4 also forms a tool for vibration processing according to the invention. With its rear end, which has the thread 70, it can be clamped in a high-frequency drilling machine, not shown, in order to produce an anchor hole by vibration processing in an anchor base.
  • the shaft 68 is withdrawn from the anchor hole and the expansion cone 72 is thereby drawn into the expansion sleeve 74 and this is expanded.
  • the anchor 66 is thereby anchored in the anchor hole made by vibration processing.
  • the armature 66 has a suction channel 76, which as
  • the suction channel 76 is formed in sections only in the sections of the armature 66 in which the armature 66 has its largest diameter.
  • the continuous longitudinal slot of the expansion sleeve 74 also forms a section of the suction channel 76.
  • the expansion cone 72 has a short cylindrical section 78.
  • the cylindrical portion 78 forms a wear allowance for wear of the armature 66 forming the tool in the manufacture of the armature hole by vibration machining. This also applies to the cylindrical section 20 at the front end of the expansion cone 18 of the armature 10 from FIG. 1.
  • FIG. 5 shows a perspective overview illustration of an electric drilling machine 1 according to the invention, which is designed with a vibration exciter 3 and a so-called booster 82 as a vibration drilling machine for applying a tool to mechanical vibrations.
  • the drilling machine 1 has a handle
  • the booster 82 which can also be referred to as an amplitude transformation piece, transmits mechanical vibrations generated by the vibration exciter 3 to the tool and influences, in particular increases, their amplitude and. U. many times.
  • a clamping device 5 is provided, in which an anchor is statically fixed as the tool 2 and, in particular with respect to the drilling machine 1, is clamped in a rotationally fixed manner.
  • One of the anchors 10, 36, 54, 66 explained above can be used as a tool.
  • the handle 80 is fastened to the vibration exciter 3 in a vibration-damped manner, but can also be fixed accordingly, for example, on the booster 82.
  • the vibration exciter 3 is designed as a piezo exciter 4, which is supplied with electrical energy via the connecting cable 21 by an electrical vibration generator (not shown). A mains or battery operation can be provided for this.
  • the amplitude of the mechanical vibrations generated by the piezo exciter 4 by electrical excitation is amplified by the booster 82 and transmitted to the drilling tool 2 clamped in the clamping device 5.
  • the excitation frequencies of the piezo exciter 4 are in the embodiment shown in
  • the armature which is firmly clamped on one side as tool 2, is designed in terms of its natural oscillation frequencies in such a way that it is at least in resonance with the excitation frequency of the piezo exciter 4 with its own mode.
  • the geometric design of the tool 2 is advantageously chosen so that the frequency of several eigenmodes are close to one another, the corresponding one coordinated piezo exciter 4 causes resonance excitation of the different eigenmodes. Longitudinal, transverse and torsional vibrations can be considered.
  • the tool 2 is designed as a cylindrical armature 17 made of steel with a base body 31 and a threaded rod 19 held therein.
  • the armature 17 is held on the clamping device 5 of the drilling machine 1 by means of the threaded rod 19.
  • the vibration energy of the vibration exciter 3 is transmitted from the tensioning device 5 via the threaded rod 19 to the base body 31 of the armature 17.
  • the threaded rod 19 and the base body 31 are coated on the outside and inside and thus also on their entire contact surfaces over the entire surface.
  • the anchor 17 is provided as an expansion anchor or expansion anchor for clamping attachment in an anchor base 13 described in more detail in connection with FIG. 8. It can also be advantageous to design it as a toggle or folding dowel for the form-fitting undercut of a plasterboard or the like.
  • a free end 25 of the armature 17 is a drill head
  • the drill head 9 arranged on the shaft 8 of the armature 17 used as tool 2 can use the corresponding vibrations in an anchor hole to be produced
  • a collector 6 is provided, the interior of which is in flow-conducting connection with a suction / rinsing channel 7 which runs coaxially through the tool 2.
  • a suction / rinsing channel 7 which runs coaxially through the tool 2.
  • the suction / rinsing channel 7 can also be arranged as an outside groove on the armature 17.
  • the collector 6 has a lateral connection opening 84, through which drilling dust can be sucked out of the area of the drilling head 9 from the front opening of the suction / rinsing channel 7. It can also reverse air through the air
  • FIG. 6 shows a variant of the tool 2 or the armature 17 according to FIG. 5, which is similar to the armature 10 from FIG. 1.
  • the threaded rod 19 extends through the armature 17 in the longitudinal direction and has a conical expansion head 86 in the region of the free end 25.
  • a number of obliquely widened expansion tabs 27 of the armature 17 are distributed around the circumference of the expansion head 86 and protrude radially with corners 12 over the cylindrical shaft 8.
  • the expansion tabs 27 together with the expansion head 86 form a non-circular drilling head 9.
  • Aerated concrete It can also be a natural stone, concrete, masonry or the like. As well as a wood material, metal or a plastic.
  • the shank 8 of the tool 2 or of the armature 17 (FIG. 6) has a circular cross section 11, which on the inside is adjacent to the exemplary triangular cross section contour 10 of the drill head 9 formed by the expansion tabs 27 (FIG. 6).
  • the drill head 9 projects radially beyond the cross section 10 of the shank 8 in the region of the rounded corners 12.
  • the resonating armature 17 (FIG. 6) is guided in the axial direction against the anchor base 13, the anchor hole 14 (FIG. 8) resulting from the abrasive action of the oscillating drilling head 9, its Cross-sectional shape of the
  • Cross-sectional contour 10 of the drill head 9 corresponds.
  • an anchor hole 14 with a rounded triangular cross section is created.
  • the drilling machine 1 After reaching a desired anchoring depth, the drilling machine 1 is slowly rotated around the longitudinal axis of the tool 2 (FIG. 6) clamped in a rotationally fixed manner
  • Tool 2 rotated until the corners 12 have reached, for example, the position shown in dashed lines and designated 12 'in FIG. 7.
  • the corners 12 produce an approximately circular undercut 16 with respect to the triangular cross-sectional contour 10 of the bore 14 by removing material from the anchor base 13.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional illustration of the anchor base 13 along the line Vll-Vll according to FIG. 7. Accordingly, the radially and conically widened undercut 16 is formed at the base of the anchor hole 14, in which the anchor 17 according to FIG. 6 is fastened in a form-fitting and clamping manner is.
  • the armature 17 receives the threaded rod 19.
  • a indicated workpiece 55 is held on the threaded rod 19, and by tightening the screw connection, in addition to the positive fit on the undercut 16, a clamping effect also occurs by spreading the expansion tabs 27 by means of the expansion head 86.
  • the borehole 14 has been drilled with the armature 17 excited to vibrate. After a desired drilling depth t has been reached and the bayonet-like rotary movement according to FIG. 7 has been carried out, the armature 17 is unclamped from the tensioning device 5 of the drilling machine 1 (FIG. 5), the armature 17 remaining in the armature hole 14.
  • a comparable manufacture of the anchor hole 14 and insertion of the anchor 17 also results for a cylindrical embodiment of the anchor 17 according to FIG. 5, only no undercut 16 being formed.
  • Fig. 9 shows a variant of the drilling machine according to Fig. 5, in addition to the
  • Collector 6 is provided in the area of the clamping device 5, another collector 6 enclosing the base body 31 of the armature 17.
  • the armature 17 has an internally extending suction / rinsing channel 7, which runs longitudinally through the armature 17 from the free end 25 and is connected to the device-side collector 6.
  • On the outside of the base body 31 there is a further suction / rinsing channel 7, which runs here in a helical shape and is connected in a flow-conducting manner to a connection opening 84 of the collector 6 surrounding the base body 31.
  • the anchor-side collector 6, of which only one half is shown in section for the sake of clarity, is on its end face 35 lying in the drilling direction with a ring-shaped sealing ring surrounding the armature 17
  • Anchor base 13 (Fig. 8) pressed, creating a closed, flow-guiding
  • connection between the two collectors 6 via the two suction / rinsing channels 7 of the armature 17 is formed.
  • air or a drilling fluid can optionally be pumped and / or sucked from the outside in, that is to say from the anchor-side collector 6 to the tool-side collector 6 or in the reverse direction.
  • a closed, flow-guiding system is formed, from which freed drilling dust or the like can be at least approximately completely removed.
  • the armature 17 has on its side facing the drilling machine 1 an auxiliary pin 92 (FIG. 9) with which the armature 17 is held on the tensioning device 5.
  • the tensioning device 5 is designed at its anchor-side end as a quick tensioning device that can be operated without tools, which in the exemplary embodiment shown as
  • Collet 29 is executed.
  • the clamping device 5 is made of a material with low sound absorption, for which purpose titanium or a titanium alloy is selected as the material in the exemplary embodiment shown.
  • FIG. 10 shows an enlarged detail view of the base body 31 of the armature 17 according to FIG. 9 with its suction, flushing channel 7, which is external, helical in the axial direction and is designed as a groove.
  • the base body 31 is shown undeformed and has an essentially cylindrical shape Form that extends over the entire length of the base body 31 including the drill head 9 lying at the free end 25 (FIG. 9).
  • the base body 31 has, for example, four longitudinal slots 33 in the area of the drill head 9, which run parallel to the longitudinal axis of the base body 31 approximately over half its length. You divide the wall of the tubular base body 31 into four separate expansion tabs 27.
  • An end face 94 of the drill head 9 is concavely curved, wherein in the shown
  • Embodiment a concave conical surface 37 is formed. It can also be expedient to provide the expansion tabs 27 with flat surfaces which are inclined inwards, with a spherical cap surface or the like. At the transition of the conical surface 37 into the outer surface of the cylindrical base body 31, an annular cutting edge 38 is formed.
  • the functional interaction of the cutting edge 38 with the conical surface 37 and the longitudinal slots 33 results in an embodiment of the base body 31, the drill head 9 of which spreads out automatically during drilling.
  • the contact pressure applied to the conical surface 37 during drilling acts on the expansion tabs 27 via the inclined position of the conical surface 37 relative to the longitudinal axis of the base body 31 with a radial, outwardly directed force component.
  • the expanding tabs 27 experience a radial widening with increasing drilling depth, in particular the widening cutting edge 38 brings about a conical bore shape that widens in the drilling direction. In the deformed state, the expansion tabs 27 are on the outside expanded and thus lead to a positive anchoring in the anchor hole, which widens conically in the direction of the bore.
  • the base body 31 of the armature 17 is made of a soft magnetic iron material and can, if necessary, with or without the auxiliary pin 92 (FIG. 9) in
  • Sequence of magnetic holding forces can be clamped on a magnetic holder 30 described in more detail in connection with FIG. 12.
  • FIG. 11 shows an enlarged illustration of details of the clamping device 5 according to FIG. 9 with the anchor-side collet 29.
  • the collet 29 comprises a number of clamping tabs 39 which are encompassed by an internally conical clamping ring 98.
  • the clamping tabs 39 and the clamping ring 98 enclose an opening 41 into which the armature 17 can be inserted without play, for example with the threaded rod 19 according to FIG. 5 or the auxiliary pin 92 according to FIG. 9.
  • a screw connection or a bayonet-like rotation of the clamping ring 98 causes its inside
  • Conical surface a compression of the clamping tabs 39 radially inward, in the result of which the armature 17 is firmly clamped.
  • a tool-free release can be done by rotating the clamping ring 98 in the opposite direction.
  • a magnetic holder 30 At the end of a magnetic holder 30 is provided, which is cup-shaped and surrounds the opening 41.
  • the base body 31 according to FIG. 10 or the auxiliary pin 92 of the armature 17 according to FIG. 9 can be inserted into the opening 41 without play.
  • the magnet holder 30 is designed as a permanent magnet and holds via the magnetic forces that arise between the permanent magnet and the armature 17 formed from a soft magnetic iron material, wherein the armature 17 can be inserted or released by hand without tools, overcoming the magnetic forces.
  • FIG. 13 shows a further variant of the tensioning device 5, the base body of which is designed in accordance with the embodiment according to FIG. 12.
  • an auxiliary pin 43 is provided, which has a square cross section in the exemplary embodiment shown.
  • An anchor 17 provided with a corresponding receiving opening can be pushed onto the auxiliary pin 43, for example with a base body 31 according to FIG. 10.
  • With a corresponding angular Design of the receiving opening in connection with the likewise cross-section of the auxiliary pin 43 results in a rotationally fixed connection of the armature 17 with the tensioning device 5.
  • the connection can be freely peeled off or configured with a defined clamping force.
  • auxiliary pin 43 instead of the square design of the auxiliary pin 43 shown, another cross-sectional configuration that deviates from the circular shape and that is suitable for transmitting a torque can also be expedient. If necessary, however, a circular cross section can also be provided, as a result of which there is a torque-free power transmission between the tensioning device 5 and the armature 17 (FIG. 10).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verankerung eines Ankers (10) in einem Ankergrund (26) beispielsweise aus Beton, einen für das Verfahren geeigneten Anker (10) und eine für das Verfahren geeignete Bohrmaschine. Die Erfindung schlägt vor, den Anker (10) als Werkzeug zur zumindest teilweisen Herstellung des Ankerlochs (28) im Ankergrund (26) durch hochfrequente Schwingungsbearbeitung zu verwenden. Der Anker (10) ist beispielsweise ein Hinterschnitt-Spreizanker, dessen Spreizhülse (14) das Werkzeug bildet und durch hochfrequente Schwingungsbeaufschlagung in einen Ankergrund (26) eingetrieben wird.

Description

Beschreibung
Verfahren, Anker und Bohrmaschine zur Verankerung des Ankers in einem Ankergrund
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verankerung eines Ankers in einem Ankergrund mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Anker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8 und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Bohrmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 18.
Die Erfindung ist insbesondere auf eine Verankerung in Beton, Stein, steinähnlichen Stoffen, Mauerwerk und dergleichen Materialien als Ankergrund gerichtet, also auf eine Verankerung im Bauwesen. Bekannt und üblich ist, ein Bohrloch als Ankerloch mit einer Schlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer in den Ankergrund zu bohren und anschließend einen Anker in das Ankerloch einzubringen und zu verankern. Der Begriff Anker im Sinne der Erfindung soll sehr umfassend verstanden werden und allgemein Elemente bezeichnen, die in einem Ankerloch verankerbar, d.h. befestigbar sind und mit denen ein Gegenstand an dem Ankergrund befestigbar ist. Derartige Anker, die auch als (Spreiz-)Dübel bezeichnet werden können, sind beispielsweise Spreizanker mit einer
Spreizhülse und einem Spreizkonus, wobei die Spreizhülse durch Aufschieben auf den Spreizkonus oder umgekehrt durch Einziehen des Spreizkonus in die Spreizhülse aufspreizbar und dadurch in einem Bohrloch/Ankerloch verankerbar ist. Die Verankerung ist jedenfalls in einem zylindrischen Ankerloch überwiegend kraftschlüssig, durch Rauhigkeit oder Unregelmäßigkeit einer Lochwandung ergibt sich zusätzlich ein
Formschluß. Das Ankerloch kann auch eine Aufweitung aufweisen, die einen Hinterschnitt bildet, der von einem Hinterschnittanker formschlüssig hintergriffen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Verankerungsmöglichkeit vorzuschlagen.
BESTÄTfiGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 8 und 18 gelöst. Grundgedanke der Erfindung ist, ein Ankerloch zur Verankerung eines Ankers durch hochfrequente Schwingungsbearbeitung des Ankergrundes herzustellen und dabei den Anker als Werkzeug zu verwenden. Dabei ist die Schwingung vorzugsweise eine Longitudinalschwingung, es sind allerdings auch zusätzlich oder ausschließlich eine
Transversalschwingung und/oder eine Drehschwingung möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, das Ankerloch im Ankergrund zumindest teilweise durch eine Bearbeitung des Ankergrundes mit hochfrequenten mechanischen Schwingungen, insbesondere im Ultraschallbereich, herzustellen. Mit hochfrequent ist eine Schwingungsfrequenz von etwa 10 kHz oder mehr gemeint, der Ultraschallbereich ist zwischen etwa 20 kHz und 1000 MHz anzusiedeln. Der zu verankernde Anker selbst bildet ein Werkzeug zur hochfrequenten mechanischen Schwingungsbearbeitung des Ankergrunds, d.h. zur Herstellung des Ankerlochs und kann auch als Sonotrode bezeichnet werden. Es kann auch nur ein Teil des Ankers das Werkzeug bilden, also beispielsweise die Spreizhülse oder der Spreizkonus eines Spreizankers. Unter teilweiser Herstellung des Ankerlochs ist zu verstehen, dass beispielsweise nur eine Aufweitung des Ankerlochs, die eine Hinterschneidung zur formschlüssigen Verankerung eines Hinterschnitt-Spreizankers bildet, durch die hochfrequente Schwingungsbearbeitung hergestellt wird, nachdem zuvor ein beispielsweise zylindrisches Ankerloch in herkömmlicher Weise mit einer Schlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer gebohrt worden ist.
Die Erfindung hat mehrere Vorteile, von denen einer oder mehrere abhängig von der Ausführung der Erfindung zum Tragen kommen. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die
Herstellung des Ankerlochs und das Verankern des Ankers in einem Arbeitsgang erfolgen können, wobei während der Herstellung des Ankerlochs durch Absaugen des
„Bohrmehls" das Ankerloch gereinigt werden kann. Die Verankerung eines Ankers in einem Ankergrund ist dadurch vereinfacht und beschleunigt. Weiterer Vorteil ist, dass nur ein Werkzeug, nämlich eine Schwingungsbohrmaschine zur Verankerung erforderlich ist. Die beiden vorstehenden Vorteile gelten jedenfalls dann, wenn das
Ankerloch insgesamt durch Schwingungsbearbeitung hergestellt wird. Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Herstellung des Ankerlochs durch die hochfrequente
Schwingungsbearbeitung keine Drehbewegung des Werkzeugs, d.h. des als Werkzeug verwendeten Ankers erfordert. Dadurch muss das Ankerloch keinen kreisrunden Querschnitt aufweisen, sondern es sind an sich beliebige Querschnitte des Ankerlochs möglich. Auch ermöglicht es die Erfindung, dass sich der Querschnitt des Ankerlochs über dessen Tiefe ändert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Schwingungsanregung des das Werkzeug bildenden Ankers ein Verklemmen des Ankers beim Eintreiben und Aufspreizen im Ankerloch vermeidet. Durch die
Schwingungsanregung schafft sich der Anker stets frei. Es wird beispielsweise vermieden, dass eine Spreizhülse eines Spreizankers beim Aufschieben auf einen Spreizkonus in einem Ringspalt zwischen dem Spreizkonus und einer Lochwand festklemmt. Die Gefahr des Festklemmens besteht bei einer herkömmlichen Verankerung besonders dann, wenn die Spreizhülse in eine Hinterschneidung, beispielsweise eine konische Aufweitung, des Ankerlochs hinein aufgespreizt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass Werkzeugverschleiß bedeutungslos wird. Der als Werkzeug verwendete Anker wird nur einmal verwendet, er bildet quasi ein Einwegwerkzeug zur Herstellung des Ankerlochs, in dem er als Anker verbleibt. Die Standzeit des Ankers ist zur Herstellung des Ankerlochs ausreichend, er kann erforderlichenfalls einen Verschleißzuschlag aufweisen. Ein teures und verschleißfestes Bohrwerkzeug erübrigt sich jedenfalls dann, wenn das Ankerloch insgesamt durch Schwingungsbearbeitung hergestellt wird. Auch die Maßhaltigkeit des Ankerlochs ist durch die nur einmalige Verwendung des Ankers als Werkzeugs im Vergleich mit einem verschleißenden (verschließenen) Bohrer verbessert.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, den als Werkzeug verwendeten Anker zur Herstellung des Ankerlochs zumindest näherungsweise mit einer Eigenschwingungsfrequenz des Ankers bzw. aller mit dem Anker schwingenden Teile einer Schwingungsbohrmaschine einschließlich des Ankers, also zumindest näherungsweise in Resonanz mit einem Schwingungserreger zu erregen. Zu entfemdes bzw. abzutragendes Material wird in dieser Resonanzfrequenz schlagend und ggf. unterstützend auch schneidend abgetragen. Der in seiner Eigenschwingungsfrequenz schwingende Anker führt Schwingungen mit kleiner Amplitude und hoher Wirksamkeit aus, wobei zur Erregung dieser Schwingungen infolge der Resonanzwirkung nur sehr kleine Erregeramplituden von beispielsweise 20 μm (Mikrometer) erforderlich sind. Die hochfrequente Erregung mit kleiner Amplitude führt zu einer geringen mechanischen und akustischen Belastung der Umgebung. Eine Schwingungsbohrmaschine kann von Hand ruhig geführt werden. Ankerlöcher mit unterschiedlicher Kontur können feinfühlig und präzise ausgearbeitet werden. Der als Werkzeug verwendete Anker ist zum Verbleib in dem mit ihm hergestellten Ankerloch vorgesehen. Der zu Resonanzschwingungen angeregte Anker trägt das Material des Ankergrunds exakt in seiner eigenen Umfangskontur ab. Es entsteht ein den Anker eng umschließendes Ankerloch, in dem der Anker hohe Klemmkräfte entwickeln kann. Dies gilt auch für Waben- oder Hohlblockziegel, Bimsstein oder dgl., bei welchen in konventioneller Bohrtechnik durch Ausbrüche zu große Bohrungen entstehen. Nach Herstellung des Ankerlochs kann der Anker zunächst wieder herausgezogen werden, um das Ankerloch von Staub oder dgl. zu befreien. Vorteilhaft wird der Anker nach Erreichen einer vorgesehenen Bohrtiefe aus der
Schwingungsbohrmaschine ausgespannt und im Ankerloch belassen. Eine Beschädigung der Lochwände in weichen Ankergründen wie Gasbeton, Gips oder dgl. ist vermieden. Für jede Verankerung wird ein neuer Anker eingesetzt, so daß verschleißbedingte Maßtoleranzen des Ankerloches nicht auftreten können.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ankerloch eine Hinterschneidung aufweist, die durch die Schwingungsbearbeitung mit dem Anker oder einem Teil des Ankers, beispielsweise einer Spreizhülse, als Werkzeug hergestellt wird. Die Form der Hinterschneidung ist weitgehend beliebig, sie kann beispielsweise als konische oder stufenförmige Aufweitung des Ankerlochs ausgeführt werden. Das Ankerloch ohne die
Hinterschneidung kann zuvor in herkömmlicher Weise durch Bohren mit einer Schlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer gebohrt oder ebenfalls durch Schwingungsbearbeitung hergestellt sein. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, dass eine passgenaue Hinterschneidung durch den Anker oder das Teil des Ankers, das die Hinterschneidung nach der Verankerung formschlüssig hintergreift, als
Schwingungsbearbeitungswerkzeug hergestellt wird. Die Herstellung der Hinterschneidung ist einfacher als ein herkömmliches Aufreiben zur Aufweitung des Ankerlochs zu einer Hinterscheidung durch seitliches Auslenken eines Spezialbohrers oder dgl. Werkzeug. Die Auslenkung beispielsweise der Spreizhülse eines Hinterschnitt- Spreizankers, die als Werkzeug zur Herstellung der Hinterschneidung durch hochfrequente Schwingungsbearbeitung verwendet wird, erfolgt in einfacher Weise durch Aufschieben der Spreizhülse auf den Spreizkonus bei gleichzeitiger Schwingungsanregung der Spreizhülse. Ein Vorschub erfolgt ausschließlich gerade und axial, eine Schwenkbewegung oder sonstige seitliche Auslenkung des Werkzeugs entfällt. Weiterer Vorteil ist, dass der als Werkzeug verwendete Anker bei der Schwingungsbearbeitung nicht drehend angetrieben werden muss, die Hinterschneidung kann deswegen von einer Kreisform abweichen, insbesondere ist es möglich, eine oder mehrere Spreizlaschen an einer oder mehreren Umfangsstellen des Ankerlochs durch Schwingungsanregung seitlich in den Ankergrund einzubringen. Die Hinterschneidung oder Hinterschneidungen werden passgenau nur dort hergestellt, wo sich ein die
Hinterschneidung hintergreifender Teil des Ankers befindet.
Ein weiterer Anwendungsfall der Erfindung ist die Verwendung einer Betonschraube als Anker und Werkzeug, mit der ein Gewinde in eine Lochwand eines Ankerlochs im Ankergrund durch Schwingungsbearbeitung hergestellt wird. Eine Schwingungsanregung der Betonschraube kann axial und/oder rotatorisch (oszillierend) erfolgen. Das Ankerloch kann zuvor herkömmlich gebohrt werden, grundsätzlich ist auch ein Herstellen des Ankerlochs gleichzeitig mit der Herstellung des Gewindes durch Schwingungsanregung der Betonschraube als Werkzeug möglich. Betonschrauben sind als solches bekannt, sie werden herkömmlich unter impulsartiger Aufbringung von
Drehschlagenergie in ein zuvor in einen Ankergrund gebohrtes Bohrloch eingedreht, wobei ein Schraubengewinde sich in eine Lochwand einschneidet. Ankergrund ist dabei üblicherweise Beton oder Stein. Ein Dübel oder dgl. ist nicht erforderlich, die Betonschraube wird unmittelbar in den Beton eingeschraubt. Erforderlich ist allerdings ein schwerer und spezieller Schlagschrauber mit hoher Drehschlagenergie. Ein
Kerndurchmesser der Betonschraube ist kleiner als ein Durchmesser des Bohrlochs, es besteht ein ringförmiger Zwischenraum zwischen einem Schaft der Betonschraube und einer Lochwand des Bohrlochs. Die erfindungsgemäße Herstellung des Gewindes durch (Dreh-)Schwingungsanregung der Betonschraube als Werkzeug verringert und erleichtert das Eindrehen der Betonschraube und die Gewindeherstellung erheblich.
Des Weiteren ist die Erfindung auf einen Anker gerichtet, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Der erfindungsgemäße Anker bildet ein Werkzeug (Sonotrode) zur Herstellung des Ankerlochs in einem Ankergrund aus beispielsweise Beton oder Stahl durch hochfrequente mechanische
Schwingungsanregung des Ankers und Schwingungsbearbeitung des Ankergrunds. Erfindungsgemäß bildet also der Anker zugleich auch das Werkzeug zur Herstellung eines Ankerlochs zu seiner Verankerung in einem Ankergrund. Es kann auch nur ein Teil des Ankers das Werkzeug bilden, beispielsweise die Spreizhülse oder der Schaft oder der Spreizkonus eines Spreizankers. Der erfindungsgemäße Anker kann als Werkzeug auch zur Herstellung nur eines Teils des Ankerlochs durch Schwingungsbearbeitung dienen, beispielsweise einer eine Hinterschneidung bildenden Aufweitung des Ankerlochs, das zuvor in anderer Weise hergestellt, beispielsweise gebohrt worden ist.
Vorzugsweise ist mindestens eine Eigenschwingungsfrequenz des Ankers auf die
Erregerfrequenz eines hochfrequenten Schwingungserregers abgestimmt. Dadurch lässt sich mit einer kleinen Erregeramplitude von beispielsweise nur 20 μm (Mikrometer) infolge der Resonanzwirkung das Ankerloch mit hohem Wirkungsgrad herstellen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der das Werkzeug bildende Anker ein
Hinterschnitt-Spreizanker ist, der in aufgespreiztem und verankertem Zustand einen Hinterschnitt des Ankerlochs hintergreift. Die Erfindung ermöglicht Anker mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt weil der das Werkzeug bildende Anker zur Herstellung des Ankerlochs nicht drehend angetrieben werden muss. Die Erfindung ermöglicht beispielsweise eckige oder ovale Anker, die im Ankerloch durch Formschluss drehfest gehalten sind. Das ist bislang beim Bohren eines zylindrischen, auch hinterschnittenen Ankerlochs nicht möglich.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Anker eine Betonschraube ist, die das Werkzeug bildet. Durch hochfrequente
Schwingungsanregung schneidet sich die Betonschraube ihr Gewinde in den Ankergrund selbst. Auch hier kommt der Vorteil zum Tragen, dass die Schwingungsanregung der Betonschraube ein Klemmen vermeidet, die Gewindeherstellung geht daher leichter vonstatten, das Gewinde kann tiefer in die Lochwand des Ankerlochs im Ankergrund eingeschnitten werden, ein Zwischenraum zwischen einem Schaft der Betonschraube und einer Lochwand lässt sich verkleinern, ein mit einem Lochdurchmesser des Ankerlochs übereinstimmender Schaftdurchmesser der Betonschraube ist möglich.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Anker einen
Absaugkanal zur Absaugung von Gesteinsmehl aufweist, das bei der zumindest teilweisen Herstellung des Ankerlochs durch die Schwingungsbearbeitung entsteht. Der Absaugkanal erstreckt sich von einem vorderen Ende des Ankers, also von einer Stelle, an der das Gesteinsmehl anfällt, bis zu einem hinteren Bereich des Ankers, der aus dem Ankergrund vorsteht oder der zumindest zur Absaugung des Gesteinsmehls zugänglich ist. Der Absaugkanal kann beispielsweise eine Nut oder ein geschlossener, innenliegender Kanal nach Art einer Bohrung sein. Der Absaugkanal, der sich auch zum Ausblasen und/oder als Zuführkanal für ein Bohrfluid nutzen lässt, ermöglicht eine Reinigung des Ankerlochs während der Herstellung. Das Bohrfluid kann flüssig oder gasförmig (beispielsweise Luft) sein, ihm sind vorzugsweise abrasive Bohrhilfsmittel zugesetzt.
In einer vorteilhaften Ausführung weist der Anker einen beim Bohren selbsttätig aufspreizenden Bohrkopf auf. Insbesondere weist der Anker dazu im Bereich seines Bohrkopfes Längsschlitze auf, wobei eine Stirnseite des Bohrkopfes eine Vertiefung aufweist, beispielsweise konkav gewölbt ausgeführt ist. Der bei der Lochherstellung erzeugte axiale Anpreßdruck auf der Stirnseite des Bohrkopfes erzeugt über die konkave Wölbung eine radial nach außen gerichtete Aufspreizkraft, die den Anker im Bereich der Längsschlitze radial nach außen aufweitet. Die Aufweitung erfolgt selbsttätig als Funktion des Ankerlochfortschritts. Es entsteht ohne zusätzliche Maßnahmen ein kegelförmig in der Bohrrichtung sich erweiterndes Ankerloch, das in seiner Form exakt an den kegelförmig in Bohrrichtung sich aufweitenden Anker angepaßt ist. Ohne zusätzliche spreizende Maßnahmen ist eine formschlüssige Befestigung des Ankers im Ankerloch mit hoher Paßgenauigkeit gegeben.
Ein Grundkörper des Ankers weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung einen Schaft und ein als Bohrkopf ausgebildetes freies Ende auf, wobei der Bohrkopf eine unrunde, in radialer Richtung über den Schaft hinausragende Querschnittskontur aufweist. Es können in einfacher Weise prismatische Ankerlöcher mit unrunder Querschnittsform hergestellt werden, wobei Ecken des unrunden Bohrkopfes bei einer
Drehung des in der Bohrmaschine eingespannten Ankers einfach und wirkungsvoll eine gegebenenfalls erwünschte Hinterschneidung erzeugen. Der Anker ist nach Ausführung der Drehbewegung durch Formschluß in der Hinterschneidung zusätzlich zur Klemmkraft zuverlässig gehalten.
Zur Herstellung des Bohrlochs sieht die Erfindung eine mit einem hochfrequenten Schwingungserreger als Schwingungsbohrmaschine ausgebildete Bohrmaschine vor. Vorzugsweise handelt es sich um ein Handgerät und/oder eine elektrische Bohrmaschine. Das (Bohr-)Werkzeug ist dabei der in die Bohrmaschine eingespannte Anker, der in mindestens einer Eigenschwingungsfrequenz auf die Erregerfrequenz des hochfrequenten Schwingungserregers abgestimmt ist. Die Erregerfrequenz und die Eigenschwingungsfrequenz liegen zweckmäßig oberhalb von 10 KHz und insbesondere im Ultraschallbereich. Im Betrieb der Schwingungsbohrmaschine sind der Schwingungserreger und der das Werkzeug bildende Anker zumindest näherungsweise in Resonanz.
In vorteilhafter Weiterbildung weist die Bohrmaschine eine werkzeuglos betätigbare Schnellspannvorrichtung für den Anker auf. Die Schnellspannvorrichtung kann ein Backenfutter sein und ist zweckmäßig eine Spannzange, in die der Anker paßgenau eingesetzt werden kann. Die Schnellspannvorrichtung erlaubt eine gute
Energieübertragung zwischen dem Schwingungserreger und dem Anker. Bei einer Vielzahl herzustellender Ankerlöcher können die Anker mit wenigen Handgriffen und ohne ein zusätzliches Werkzeug in einfacher Weise in die handgeführte Bohrmaschine eingespannt werden. Nach Herstellung des Ankerlochs ist ein schnelles Lösen (Auspannen) des Ankers möglich. Eine Schädigung des Ankerlochs beim Lösen des
Ankers von der Bohrmaschine wird vermieden. Die Herstellung von Ankerlöchern und das Einsetzen der Anker kann in einer schnellen Taktfolge geschehen.
Der Anker weist vorteilhaft eine Gewindestange auf, mit der er in der Spannvorrichtung der Bohrmaschine gehalten ist. Der Anker selbst bzw. sein Grundkörper kann dabei ungehindert ohne Einschränkung durch die Spannvorrichtung schwingen. Es ist eine hohe Bohrleistung erzielbar. Die Gewindestange mit einem ggf. daran befestigten Spreizkopf wird bei der Herstellung des Ankerlochs gemeinsam mit dem Anker in das Ankerloch eingesetzt. Ein zusätzlicher nachträglicher Montageaufwand entfällt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Spannvorrichtung der Bohrmaschine als Magnethalterung ausgeführt und der Anker ist zu einer magnetischen Befestigung an der Spannvorrichtung ausgebildet. Er weist dazu insbesondere einen magnetisch anziehbaren Werkstoff, vorzugsweise einen weichmagnetischen Eisenwerkstoff auf. Ein Einspannen des Ankers und auch ein Lösen ist ohne großen Kraftaufwand möglich. Die
Magnetkraft reicht zum Fixieren des Ankers, während die Übertragung der Schwingungsenergie vom Schwingungserreger auf den Anker durch Flächenpressung in Folge des von Hand aufgebrachten Anpreßdruckes herbeigeführt wird. Entsprechendes gilt auch für eine Halterung des Ankers an der Spannvorrichtung, bei der entweder der Anker oder die Spannvorrichtung einen Hilfszapfen zum Aufstecken des Ankers aufweist.
Die Spannvorrichtung ist zweckmäßig aus einem Material mit geringer Schallabsorption und insbesondere aus Titan gefertigt. Es hat sich gezeigt, daß die Schwingungsenergie des Schwingungserregers dabei zumindest nahezu verlustfrei zum Anker übertragen werden kann.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Anker statisch fest und insbesondere drehfest in der Spannvorrichtung der Schwingungsbohrmaschine gehalten. Die statisch feste Einspannung des als Werkzeug verwendeten Ankers bewirkt, dass dessen die Schwingungsbearbeitung des Ankergrunds bewirkende Schwingbewegung im wesentlichen ausschließlich eine dynamische Eigenschwingung ist. Die feste Einspannung führt zu einer präzise definierten Eigenschwingungsfrequenz, die eine Abstimmung der Erregerfrequenz des Schwingungserregers auf das Gesamtsystem vereinfacht. Die drehfeste Einspannung des Ankers als Werkzeug zur Herstellung des Ankerlochs erlaubt insbesondere in Verbindung mit einem unrunden Bohrkopf die Herstellung von Ankerlöchern mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt. Nach Erreichen der gewünschten Verankerungstiefe kann die Bohrmaschine gemeinsam mit dem drehfest eingespannten Anker gedreht werden, wobei die radial über den Schaft des
Ankers hervorstehenden Teile des Bohrkopfes eine in der Form präzise definierte Hinterschneidung gegenüber der unrunden Kernbohrung erzeugen.
Der Schwingungserreger der erfindungsgemäßen Bohrmaschine ist vorteilhaft als Piezoerreger ausgebildet. Die über ein Netzkabel oder einen Akku bereitgestellte elektrische Energie wird mit einem Generator in eine hochfrequente Wechselspannung gewandelt und mittels des Piezoerregers mit hohem Wirkungsgrad in mechanische Schwingungsenergie gewandelt. In Verbindung mit den hohen Erregungs- und Eigenfrequenzen können hohe Bohrleistungen mit vergleichsweise geringer Antriebsenergie erzielt werden. Als Elektrowerkzeug kann die Schwingungsbohrmaschine klein, leicht und handlich ausgeführt sein.
Es ist vorteilhaft im Bereich des Ankers eine Absaugeinrichtung für Bohrmehl vorzusehen. Das Fehlen einer Bohrmehlabfuhr durch die nach dem Stand der Technik übliche wendeiförmige Bohrmehlnut eines Bohrers in Verbindung mit einer Drehbewegung des Bohrers kann durch die Absaugeinrichtung in einfacher Weise kompensiert werden.
In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist im Bereich des das Werkzeug bildenden Ankers eine Zuführeinrichtung für ein insbesondere mit abrasiven
Bohrhilfsmitteln versehenes Bohrfluid (vorzugsweise flüssig, evtl. gasförmig) vorgesehen. Es können Anker mit vielfältig ausgeführten Bohrköpfen auch ohne Schneide eingesetzt werden. Die abtragende Schwingbewegung des Bohrkopfes beispielsweise mit flacher Stirnfläche wird durch die abrasiven Bohrhilfsmittel wie Dia- mantstaub oder dgl. wirkungsvoll unterstützt. Das Bohrfluid führt dabei das ausgebohrte
Material unter Vermeidung von Staubentwicklung ab.
Die Absaugeinrichtung bzw. die Zuführeinrichtung umfasst zweckmäßig einen Sammler, der mit einem am Anker angeordneten Saug-/Spülkanal verbunden ist. Der Saug- /Spülkanal kann innenseitig oder auf der Außenfläche des Ankers vorgesehen sein. Die
Verbindung des Sammlers mit dem Saug-/Spülkanal im Anker erlaubt eine universelle Einsetzbarkeit. Beispielsweise kann Luft durch den Sammler und den Saug-/Spülkanal angesaugt werden, wobei das im Bereich des Bohrkopfes abgetragene Bohrmehl unter Vermeidung von Staubentwicklung direkt am Abtragungsort abgesaugt wird. Die gleiche Anordnung kann auch in umgekehrter Richtung durchströmt sein. Bei der
Durchströmung mit Luft kann das Bohrmehl wirkungsvoll aus dem Bohrloch ausgeblasen werden. Ebenso kann eine Bohrflüssigkeit beispielsweise in Form von Wasser mit Diamantstaub durch den Sammler und den Saug-/Spülkanal zum Bohrkopf gepumpt werden. Es ist eine gezielte Dosierung möglich. Beispielsweise mit zwei Sammlern kann ein geschlossenes System gebildet werden, mit dem Luft oder die Bohrflüssigkeit zugeführt und auch wieder abgesaugt wird.
Mit der vorgenannten Bohrmaschine in Verbindung mit dem vorgenannten, als Werkzeug ausgeführten Anker können Ankerlöcher in Stein oder steinähnlichen Werkstoffen wie Beton oder Mauerwerk oder dgl. präzise hergestellt werden. Der im
Ankerloch verbleibende Anker sitzt paßgenau in dem von ihm selbst erzeugten Ankerloch. Es können insbesondere nicht kreisrunde Ankerlöcher mit Hinterschneidung und hoher Formgenauigkeit hergestellt werden, die zur klemmenden und formschlüssigen Festlegung entsprechender Anker bzw. Spreizdübel geeignet sind. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen ersten Anker gemäß der Erfindung;
Figuren 2a-c einen zweiten Anker gemäß der Erfindung in verschiedenen Verankerungsschritten;
Figur 3 eine Betonschraube gemäß der Erfindung;
Figur 4 einen weiteren Anker gemäß der Erfindung;
Fig. 5 in einer schematischen Perspektivdarstellung eine Handbohrmaschine mit einem Piezoschwingungserreger und einem drehfest eingespannten Anker als Werkzeug gemäß der Erfindung;
Fig. 6 eine Variante des Ankers nach Fig. 5 mit einem radial hervorstehenden Bohrkopf;
Fig. 7 in einer schematischen Draufsicht einen Ankergrund mit einem dreieckig ausgeführten Ankerloch mit kreisrundem Hinterschnitt gemäß der Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung des Ankergrunds nach Fig. 7 mit Einzelheiten zur Hinterschneidung des Ankerlochs und mit eingesetztem Anker nach Fig. 6;
Fig. 9 eine Variante der Anordnung nach Fig. 5 mit einem weiteren, den Anker umgreifenden Sammler;
Fig. 10 in einer vergrößerten Detailansicht den Anker nach Fig. 9 mit Einzelheiten seines erfindungsgemäßen, selbsttätig aufspreizenden Bohrkopfes;
Fig. 11 Einzelheiten einer als Spannzange ausgeführten Spannvorrichtung nach Fig. 9 gemäß der Erfindung; Fig. 12 eine Variante der Spannvorrichtung nach Fig. 11 in Form einer Magnethalterung; und
Fig. 13 eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mit einem zum Aufstecken des Ankers vorgesehenen Hilfszapfen.
Der in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Anker 10 ist ein Hinterschnitt- Spreizanker, er weist einen Ankerschaft 12 und eine Spreizhülse 14 auf. Der Ankerschaft 12 weist an seinem hinteren Ende ein Gewinde 16 auf, an einem vorderen
Ende erweitert er sich mit einem Spreizkonus 18 und endet in einem kurzen Zylinderabschnitt 20.
Die Spreizhülse 14 ist rohrförmig, sie ist auf dem Schaft 12 verschiebbar. Die Spreizhülse 14 weist in einem vorderen, dem Spreizkonus 18 zugewandten Bereich vorn offene Schlitze 22 auf, die die Spreizhülse 14 in Spreizlaschen 24 unterteilen.
Zur Verankerung in einem Ankergrund 26 beispielsweise aus Beton wird der Anker 10 wie in Figur 1 dargestellt in ein zuvor gebohrtes, zylindrisches Ankerloch 28 im Ankergrund 26 eingebracht. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Hochfrequenz-
Bohrmaschine wird die Spreizhülse 14 auf den Spreizkonus 18 aufgeschoben. Die Hochfrequenz-Bohrmaschine ist oder umfasst einen Schwingungserzeuger, der mechanische Schwingungen im Hochfrequenzbereich erzeugt. Mit Hochfrequenz ist eine Frequenz von etwa 10 kHz oder höher gemeint. Vorzugsweise arbeitet die Bohrmaschine mit Schwingungen im Ultraschallbereich, also im Bereich zwischen etwa
20 kHz und 1000 MHz. Derartige, auch als Schwingungswandier, Konverter oder Ultraschallwandler bezeichnete Schwingungserzeuger sind an sich bekannt und brauchen deswegen hier nicht erläutert zu werden. Der Schwingungserzeuger kann ein Handgerät beispielsweise mit der Form einer Handbohrmaschine sein. Die Hochfrequenz-Bohrmaschine weist einen rohrförmigen Schwinger 30 auf, dessen vorderes, in Figur 1 sichtbares Ende auf ein ihm zugewandtes hinteres Stirnende der Spreizhülse 14 aufgesetzt wird. Der Schwinger 30 wird von der Hochfrequenz- Bohrmaschine zu axialen mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich angeregt. Die Schwingungen können auch als Vibrationen aufgefasst werden, sie sind mit dem Doppelpfeil 32 angedeutet. Der Schwinger 30 überträgt die Ultraschallschwingungen auf die Spreizhülse 14 des Ankers 10. Die auf diese Weise zu Ultraschallschwingungen angeregte Spreizhülse 14 bildet ein auch als Sonotrode zu bezeichnendes Werkzeug zur Ultraschallbearbeitung des Ankergrunds 16. Die Ultraschallbearbeitung ist als Bearbeitung des Ankergrunds 26 mit mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich zu verstehen. Die Bearbeitung des Ankergrunds 26 ist auch mit einer
Schwingungsfrequenz unterhalb des Ultraschallbereichs, also im Infraschallbereich, möglich. Die Spreizlaschen 24 der Spreizhülse 14 werden vom Spreizkonus 18 in Richtung der Pfeile 34 schräg nach außen umgelenkt und formen sich in eine Lochwand des Ankerlochs 28 ein, wie in Figur 1 mit Strichlinien angedeutet. Durch die Ultraschallbearbeitung mit der Spreizhülse 14 als Werkzeug wird eine konische
Hinterschneidung im Ankerloch 28 hergestellt, die von den Spreizlaschen 24 hintergriffen wird. Der Spreizanker 10 ist dadurch im Ankergrund 26 verankert.
Das (zylindrische) Ankerloch 28 kann mit einer Schlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer gebohrt worden sein. Eine weitere, erfindungsgemäße Möglichkeit ist die
Herstellung des Ankerlochs 28 ebenfalls durch Schwingungsbearbeitung mit dem Ankerschaft 12 als Werkzeug. Der Ankerschaft 12 wird dazu mit der nicht dargestellten Hochfrequenz-Schwingungsbohrmaschine mit Hochfrequenz-, insbesondere mit Ultraschallschwingungen beaufschlagt und in den nicht vorgebohrten Ankergrund 26 eingetrieben. Der Ankerschaft 12 kann mit seinem Gewinde 16 in eine
Werkzeugaufnahme der nicht dargestellten Hochfrequenz-Bohrmaschine eingeschraubt oder eingespannt sein, um eine gute Schwingungsübertragung zu erreichen. Es lässt sich also erfindungsgemäß das Ankeroch 28 einschließlich der konischen Hinterschneidung mit dem Schaft 12 und der Spreizhülse 14 des Ankers 10 als Werkzeug durch Schwingungs-, insbesondere durch Ultraschallbearbeitung herstellen oder es lässt sich nur die Hinterschneidung des Ankerlochs 28 mit der Spreizhülse 14 des Ankers 10 als Werkzeug durch Schwingungsbearbeitung herstellen, nachdem das Ankerloch 28 zuvor in anderer Weise hergestellt worden ist.
Figur 2a zeigt einen zweiten erfindungsgemäßen Anker 36, der ebenfalls als
Spreizanker ausgebildet ist. Der Anker 36 weist eine Spreizhülse 38 mit zylindrischem Außenumfang und einem axialen Durchgangsloch auf. Das Durchgangsloch ist in einem hinteren Bereich des Ankers 36, der sich über etwas mehr als eine halbe Länge des Ankers 36 erstreckt, zylindrisch und weist ein Innengewinde 40 auf. Zum vorderen Ende hin verjüngt sich das Durchgangsloch mit einem Hohlkonus 42. Schlitze 44 teilen den vorderen Bereich der Spreizhülse 38 in Spreizschenkel 46. Zur Herstellung eines Ankerlochs im Ankergrund 26 wird der Anker 36 in eine nicht dargestellte Hochfrequenz- Bohrmaschine eingespannt oder mit seinem Innengewinde 40 aufgeschraubt oder in sonstiger Weise mit mechanischen Schwingungen im Infra- oder Ultraschallbereich wie mit dem Doppelpfeil 32 angedeutet beaufschlagt und in den nicht vorgebohrten Ankergrund 26 eingetrieben. Bei der Schwingungsbearbeitung des Ankergrunds 26 entstehendes Bohrmehl kann durch die Spreizhülse 38 abgesaugt werden wie mit Pfeil 48 dargestellt. Das axiale Durchgangsloch der Spreizhülse 38 bildet somit einen Absaugkanal zur Absaugung von Bohrmehl.
Nach dem Eintreiben der Spreizhülse 38 in den Ankergrund 26 wird wie in Figur 2b dargestellt ein Spreizkonus 48 in die Spreizhülse 38 eingetrieben, der die Spreizschenkel 46 aufspreizt und den Spreizanker 36 dadurch im Ankerloch im Ankergrund 26 verankert. In das Innengewinde 40 kann eine nicht dargestellte Schraube oder ein Gewindebolzen zur Befestigung eines nicht dargestellten Gegenstands eingeschraubt werden. Auch hier bildet der Anker 36 ein Werkzeug zur Herstellung eines Ankerlochs durch Ultraschall- bzw. Schwingungsbearbeitung des Ankergrunds 26.
In Figur 2c ist eine Abwandlung der Erfindung gezeigt. Hier wird nach dem Eintreiben der Spreizhülse 38 des Ankers 36 in den Ankergrund 26 ein zylindrischer Spreizkörper
50 in die Spreizhülse 38 eingetrieben. Und zwar wird der Spreizkörper 50 in den
Hohlkonus 42 der Spreizhülse 38 eingetrieben. Das Eintreiben erfolgt wieder mit einer nicht dargestellten Schwingungsbohrmaschine, deren Schwinger 30 auf den
Spreizkörper 50 aufgesetzt ist und diesen mit insbesondere Ultraschallschwingungen beaufschlagt. Die Ultraschallschwingungen werden auf die Spreizschenkel 46 des
Ankers 36 übertragen, wodurch diese in Richtung der Pfeile 52 nach außen verdrängt werden und sich in den Ankergrund 26 einformen. Dadurch wird eine konische
Hinterschneidung des Ankerlochs erzeugt, die von den Spreizschenkeln 46 des Ankers
36 hintergriffen sind. Der Hohlkonus 42 wird dabei aufgeweitet und kann am Ende der Verankerung zylindrisch sein.
Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Anker 54, der als ebenfalls mit Bezugszahl 54 bezeichnete Betonschraube ausgebildet ist. Die Betonschraube 54 bildet ein Werkzeug, d.h. sie wird beispielsweise an einem Schraubenkopf 56 in eine Werkzeugaufnahme einer nicht dargestellten Hochfrequenz-Bohrmaschine eingespannt und von dieser mit Hochfrequenz- bzw. Ultraschallschwingungen beaufschlagt. Die Ultraschallschwingung erfolgt insbesondere als oszillierende Drehschwingung in Richtung des Doppelpfeils 58, damit sich ein Schraubengewinde 60 der als Anker und als Werkzeug verwendeten Betonschraube 54 in den Ankergrund 26, der beispielsweise aus Beton besteht, einschneidet. Zusätzlich, eventuell auch ausschließlich, kann eine Schwingung in axialer
Richtung auf die Betonschraube 54 ausgeübt werden. Vorgesehen ist an sich, ein Kernloch für die Betonschraube 54, wie es in Figur 3 mit Strichlinien 62 angedeutet ist, in den Ankergrund 26 vorzubohren, wobei das Kernloch 62 herkömmlich gebohrt oder auch durch Ultraschallbearbeitung hergestellt werden kann. Es ist allerdings auch möglich, die Betonschraube 54 als Werkzeug durch Ultraschallbeaufschlagung ohne
Vorbohren in den Ankergrund 26 einzuschrauben. Zum Absaugen von Bohrmehl weist die Betonschraube 54 einen Absaugkanal 64 auf, der als Längsnut in einen Schaft der Betonschraube 54 eingeformt ist. Die den Absaugkanal 64 bildende Nut unterbricht das Gewinde 60, wodurch Stirnschneiden an den Gewindegängen ausgebildet sind, die die Gewindeherstellung im Ankergrund 26 durch die Ultraschall-Drehschwingungen verbessern.
Figur 4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Anker 66 in Form eines Spreizankers mit einem Schaft 68, der ein Gewinde 70 an einem hinteren Ende und einen Spreizkonus 72 an einem vorderen Ende aufweist. Auf dem Schaft 68 befindet sich eine
Spreizhülse 74 mit einem durchgehenden Längsschlitz. Auch der Anker 66 aus Figur 4 bildet erfindungsgemäß ein Werkzeug zur Schwingungsbearbeitung, er lässt sich mit seinem hinteren, das Gewinde 70 aufweisenden Ende in eine nicht dargestellte Hochfrequenz-Bohrmaschine einspannen, um ein Ankerloch durch Schwingungsbearbeitung in einem Ankergrund herzustellen. Nach Herstellung des
Ankerlochs wird der Schaft 68 zurückgezogen und dadurch der Spreizkonus 72 in die Spreizhülse 74 eingezogen und diese aufgespreizt. Der Anker 66 ist dadurch in dem durch Schwingungsbearbeitung hergestellten Ankerloch verankert.
Zum Reinigen des Ankerlochs weist der Anker 66 einen Absaugkanal 76 auf, der als
Längsnut ausgebildet ist. Der Absaugkanal 76 ist abschnittsweise nur in den Abschnitten des Ankers 66 ausgebildet, in denen der Anker 66 seinen größten Durchmesser aufweist. Auch der durchgehende Längsschlitz der Spreizhülse 74 bildet einen Abschnitt des Absaugkanals 76. An einem vorderen Ende weist der Spreizkonus 72 einen kurzen zylindrischen Abschnitt 78 auf. Der zylindrische Abschnitt 78 bildet einen Verschleißzuschlag für eine Abnutzung des das Werkzeug bildenden Ankers 66 bei der Herstellung des Ankerlochs durch Schwingungsbearbeitung. Dies gilt auch für den zylindrischen Abschnitt 20 am vorderen Ende des Spreizkonus 18 des Ankers 10 aus Figur 1.
Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung eine erfindungsgemäße Elektro-Bohrmaschine 1 , die mit einem Schwingungserreger 3 und einem sogenannten Booster 82 als Schwingungsbohrmaschine zur Beaufschlagung eines Werkzeugs mit mechanischen Schwingungen ausgebildet ist. Die Bohrmaschine 1 weist einen Handgriff
80 und ein elektrisches Anschlußkabel 21 auf. Der auch als Amplitudentransformationsstück zu bezeichnenden Booster 82 überträgt vom Schwingungserreger 3 erzeugte mechanische Schwingungen auf das Werkzeug und beeinflusst, insbesondere vergrößert deren Amplitude u. U. um ein Vielfaches. An einem werkzeugseitigen Ende 23 der Bohrmaschine 1 ist eine Spannvorrichtung 5 vorgesehen, in der als Werkzeug 2 ein Anker statisch fest und insbesondere bezogen auf die Bohrmaschine 1 drehfest eingespannt ist. Als Werkzeug kann einer der oben erläuterten Anker 10, 36, 54, 66 verwendet werden. Der Handgriff 80 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel am Schwingungserreger 3 schwingungsgedämpft befestigt, kann aber auch beispielsweise am Booster 82 entsprechend festgelegt sein.
Der Schwingungserreger 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Piezoerreger 4 ausgeführt, der über das Anschlußkabel 21 von einem nicht dargestellten elektrischen Schwingungsgenerator mit elektrischer Energie versorgt ist. Es kann dafür ein Netz- oder auch ein Akkubetrieb vorgesehen sein. Die von dem Piezoerreger 4 durch elektrische Anregung erzeugten mechanischen Schwingungen werden mittels des Boosters 82 in ihrer Amplitude verstärkt und auf das in der Spannvorrichtung 5 eingespannte Bohrwerkzeug 2 übertragen.
Die Erregerfrequenzen des Piezoerregers 4 liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel im
Ultraschallbereich bei ca. 20 kHz. Der als Werkzeug 2 einseitig fest eingespannte Anker ist in seinen Eigenschwingungsfrequenzen so ausgelegt, dass er zumindest mit einem Eigenmode in Resonanz zur Erregerfrequenz des Piezoerregers 4 steht. Die geometrische Ausbildung des Werkzeuges 2 ist dabei vorteilhaft so gewählt, daß meh- rere Eigenmoden in ihrer Frequenz nahe beieinander liegen, wobei der entsprechend abgestimmte Piezoerreger 4 eine Resonanzerregung der verschiedenen Eigenmoden bewirkt. Es kommen dabei Longitudinal-, Transversal- und Torsionsschwingungen in Betracht.
Das Werkzeug 2 ist als zylindrischer Anker 17 aus Stahl mit einem Grundkörper 31 und einer darin gehaltenen Gewindestange 19 ausgebildet. Der Anker 17 ist dabei mittels der Gewindestange 19 an der Spannvorrichtung 5 der Bohrmaschine 1 gehalten. Die Schwingungsenergie des Schwingungserregers 3 wird von der Spannvorrichtung 5 über die Gewindestange 19 auf den Grundkörper 31 des Ankers 17 übertragen. Die Gewindestange 19 und der Grundkörper 31 sind außen und innen und damit auch an ihren gegenseitigen Berührflächen vollflächig beschichtet. Der Anker 17 ist als Spreizanker oder Spreizdübel zur klemmenden Befestigung in einem im Zusammenhang mit Fig. 8 näher beschriebenen Ankergrund 13 vorgesehen. Es kann auch eine Ausbildung als Kipp- oder Klappdübel zur formschlüssigen Hinterschneidung einer Gips- kartonplatte oder dgl. vorteilhaft sein. Ein freies Ende 25 des Ankers 17 ist als Bohrkopf
9 ausgeführt, der die gleiche zylindrische Außenkontur aufweist, wie ein sich daran anschließender Schaft 8 des Ankers 17.
Der an dem Schaft 8 des als Werkzeug 2 verwendeten Ankers 17 angeordnete Bohrkopf 9 kann über die entsprechenden Schwingungen bei einem herzustellenden Ankerloch
Material in axialer, in radialer und in Umfangsrichtung abtragen.
Im Bereich des geräteseitigen Endes vom Werkzeug 2 ist ein Sammler 6 vorgesehen, dessen Innenraum in strömungsleitender Verbindung mit einem innenseitig durch das Werkzeug 2 koaxial verlaufenden Saug-/Spülkanal 7 in Verbindung steht. Zur Bildung des Saug-/Spülkanales 7 sind die Gewindestange 19 und der Grundkörper 31 rohrförmig ausgeführt. Der Saug-/Spülkanal 7 kann auch als außenseitige Nut am Anker 17 angeordnet sein. Der Sammler 6 weist eine seitliche Anschlußöffnung 84 auf, über die Bohrmehl von der stirnseitigen Mündung des Saug-/Spülkanales 7 aus dem Bereich des Bohrkopfes 9 abgesaugt werden kann. Es kann auch umgekehrt Luft durch die
Anschlußöffnung 84 und den Saug-/Spülkanal 7 in das herzustellende Ankerloch eingeblasen werden. Ebenso kann eine Bohrflüssigkeit beispielsweise in Form von Wasser mit einem abrasiven Bohrhilfsmittel wie Diamantstaub oder dgl. durch die Anschlußöffnung 84 und den Saug-/Spülkanal 7 in das Ankerloch direkt in den Bereich des Bohrkopfes 9 eingeleitet werden. Fig. 6 zeigt eine Variante des Werkzeuges 2 bzw. des Ankers 17 nach Fig. 5, die dem Anker 10 aus Figur 1 ähnlich ist. Die Gewindestange 19 durchgreift den Anker 17 in Längsrichtung und weist im Bereich des freien Endes 25 einen kegelförmigen Spreizkopf 86 auf. Eine Anzahl von schräg aufgeweiteten Spreizlaschen 27 des Ankers 17 sind um den Umfang des Spreizkopfes 86 verteilt angeordnet und stehen radial mit Ecken 12 über den zylindrischen Schaft 8 hervor. Die Spreizlaschen 27 bilden zusammen mit dem Spreizkopf 86 einen unrunden Bohrkopf 9.
Fig. 7 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Ankergrund 13 beispielhaft aus
Gasbeton. Es kann auch ein Naturstein, Beton, Mauerwerk oder dgl. sowie auch ein Holzwerkstoff, Metall oder ein Kunststoff in Frage kommen. Der Schaft 8 des Werkzeugs 2 bzw. des Ankers 17 (Fig. 6) weist einen kreisrunden Querschnitt 11 auf, der innenseitig an die beispielhaft dreieckige, durch die Spreizlaschen 27 (Fig. 6) gebildete Querschnittskontur 10 des Bohrkopfes 9 angrenzt. Die Querschnittskontur 10 des
Bohrkopfes 9 ragt dabei im Bereich der gerundet ausgeführten Ecken 12 radial über den Querschnitt 10 des Schaftes 8 hinaus. Zum Herstellen des Ankerloches 14 nach Fig. 8 wird der in Resonanz schwingende Anker 17 (Fig. 6) in axialer Richtung gegen den Ankergrund 13 geführt, wobei durch die abrasive Wirkung des schwingenden Bohrkopfes 9 das Ankerloch 14 (Fig. 8) entsteht, dessen Querschnittsform der
Querschnittskontur 10 des Bohrkopfes 9 entspricht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entsteht ein Ankerloch 14 mit gerundet dreieckigem Querschnitt.
Nach Erreichen einer gewünschten Verankerungstiefe wird die Bohrmaschine 1 mit dem drehfest eingespannten Werkzeug 2 (Fig. 6) langsam um die Längsachse des
Werkzeuges 2 gedreht, bis die Ecken 12 beispielsweise die gestrichelt dargestellte und mit 12' bezeichnete Position nach Fig. 7 erreicht haben. Durch weiteres Drehen der Bohrmaschine 1 erzeugen die Ecken 12 durch Abtrag von Material des Ankergrunds 13 eine etwa kreisförmige Hinterschneidung 16 gegenüber der dreieckigen Querschnittskontur 10 der Bohrung 14.
Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Ankergrunds 13 entlang der Linie Vll-Vll nach Fig. 7. Demnach ist am Grund des Ankerloches 14 die radial und konisch aufgeweitete Hinterschneidung 16 gebildet, in der der Anker 17 nach Fig. 6 formschlüssig und klemmend befestigt ist. Der Anker 17 nimmt die Gewindestange 19 auf. An der Gewindestange 19 ist ein angedeutetes Werkstück 55 gehalten, wobei durch Festziehen der Verschraubung neben dem Formschluß an der Hinterschneidung 16 auch eine Klemmwirkung durch Aufspreizen der Spreizlaschen 27 mittels des Spreizkopfes 86 eintritt.
Das Bohrloch 14 ist mit dem zu Schwingungen angeregten Anker 17 gebohrt worden. Nachdem eine gewünschte Bohrtiefe t erreicht und die bajonettartige Drehbewegung nach Fig. 7 vollzogen wurde, wird der Anker 17 aus der Spannvorrichtung 5 der Bohrmaschine 1 (Fig. 5) ausgespannt, wobei der Anker 17 in dem Ankerloch 14 verbleibt. Eine vergleichbare Herstellung des Ankerloches 14 und Einbringung des Ankers 17 ergibt sich auch für eine zylindrische Ausführung des Ankers 17 nach Fig. 5, wobei lediglich keine Hinterschneidung 16 ausgebildet wird.
Fig. 9 zeigt eine Variante der Bohrmaschine nach Fig. 5, bei der zusätzlich zu dem
Sammler 6 im Bereich der Spannvorrichtung 5 ein weiterer, den Grundkörper 31 des Ankers 17 umschließender Sammler 6 vorgesehen ist. Der Anker 17 weist einen innenseitig verläufenden Saug-/Spülkanal 7 auf, der vom freien Ende 25 aus längs durch den Anker 17 verläuft und mit dem geräteseitigen Sammler 6 verbunden ist. Außenseitig des Grundkörpers 31 ist ein weiterer, hier wendeiförmig verlaufender Saug-/Spülkanal 7 vorgesehen, der mit einer Anschlußöffnung 84 des den Grundkörper 31 umschließenden Sammlers 6 strömungsleitend verbunden ist.
Der ankerseitige Sammler 6, von dem der besseren Übersichtlichkeit halber in geschnittener Darstellung nur eine Hälfte gezeigt ist, ist an seiner in Bohrrichtung liegenden Stirnfläche 35 mit einem ringförmig den Anker 17 umschließenden Dichtring
96 versehen. Beim Ausführen einer Bohrung wird der Dichtring 96 gegen den
Ankergrund 13 (Fig. 8) gedrückt, wodurch eine geschlossene, strömungsleitende
Verbindung zwischen den beiden Sammlern 6 über die beiden Saug-/Spülkanäle 7 des Ankers 17 gebildet ist. Dabei kann wahlweise von außen nach innen, also vom ankerseitigen Sammler 6 hin zum werkzeugseitigen Sammler 6 oder auch in umgekehrter Richtung Luft oder eine Bohrflüssigkeit gepumpt und/oder gesaugt werden.
Im Bereich des freien Endes 25 vom Anker 17 ist ein geschlossenes, strömungsleitendes System gebildet, aus dem frei werdendes Bohrmehl oder dgl. zumindest näherungsweise vollständig abtransportiert werden kann. Der Anker 17 weist auf seiner der Bohrmaschine 1 zugewandten Seite einen Hilfszapfen 92 auf (Figur 9), mit dem der Anker 17 an der Spannvorrichtung 5 gehalten ist. Die Spannvorrichtung 5 ist an ihrem ankerseitigen Ende als werkzeuglos betätigbare Schnellspannvorrichtung ausgebildet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als
Spannzange 29 ausgeführt ist. Die Spannvorrichtung 5 ist dabei aus einem Material mit geringer Schallabsorption gefertigt, wozu im gezeigten Ausführungsbeispiel Titan bzw. eine Titanlegierung als Werkstoff gewählt ist.
Fig. 10 zeigt in einer vergrößerten Detailansicht den Grundkörper 31 des Ankers 17 nach Fig. 9 mit seinem außen liegenden, wendeiförmig in Achsrichtung verlaufenden, als Nut ausgebildeten Saug-/Spülkanal 7. Der Grundkörper 31 ist unverformt gezeigt und weist dabei eine im wesentlichen zylindrische Form auf, die sich über die gesamte Länge des Grundkörpers 31 einschließlich des am freien Ende 25 (Fig. 9) liegenden Bohrkopfes 9 erstreckt. Der Grundkörper 31 weist im Bereich des Bohrkopfes 9 beispielhaft vier Längsschlitze 33 auf, die parallel zur Längsachse des Grundkörpers 31 etwa über dessen halbe Länge verlaufen. Sie teilen dabei die Wand des rohrförmigen Grundkörpers 31 in vier voneinander getrennte Spreizlaschen 27 auf.
Eine Stirnseite 94 des Bohrkopfes 9 ist konkav gewölbt ausgeführt, wobei im gezeigten
Ausführungsbeispiel eine konkave Kegelfläche 37 gebildet ist. Es kann auch zweckmäßig sein, die Spreizlaschen 27 mit schräg nach innen gestellten ebenen Flächen, mit einer Kugelkalottenfläche oder dgl. zu versehen. Beim Übergang der Kegelfläche 37 in die Mantelfläche des zylindrischen Grundkörpers 31 ist eine ringförmige Schneidkante 38 gebildet.
Aus dem funktionalen Zusammenspiel der Schneidkante 38 mit der Kegelfläche 37 und den Längsschlitzen .33 ergibt sich eine Ausführung des Grundkörpers 31, dessen Bohrkopf 9 sich beim Bohren selbsttätig aufspreizt. Der beim Bohren aufgebrachte Anpreßdruck auf die Kegelfläche 37 wirkt über die Schrägstellung der Kegelfläche 37 relativ zur Längsachse des Grundkörpers 31 mit einer radialen, nach außen gerichteten Kraftkomponente auf die Spreizlaschen 27. Die Spreizlaschen 27 erfahren dabei mit zunehmender Bohrtiefe eine radiale Aufweitung, wobei insbesondere die sich aufweitende Schneidkante 38 eine kegelförmige, in Bohrrichtung sich erweiternde Bohrungsform herbeiführt. Im verformten Zustand sind die Spreizlaschen 27 nach außen aufgeweitet und führen damit zu einer formschlüssigen Verankerung in dem kegelförmig in Bohrungsrichtung sich erweiternden Ankerloch.
Der Grundkörper 31 des Ankers 17 ist aus einem weichmagnetischen Eisenwerkstoff hergestellt und kann damit bedarfsweise mit oder ohne den Hilfszapfen 92 (Fig. 9) in
Folge magnetischer Haltekräfte an einer im Zusammenhang mit Fig. 12 näher beschriebenen Magnethalterung 30 eingespannt werden.
Fig. 11 zeigt in einer vergrößerten Darstellung Einzelheiten der Spannvorrichtung 5 nach Fig. 9 mit der ankerseitigen Spannzange 29. Die Spannzange 29 umfaßt eine Anzahl von Spannlaschen 39, die von einem innenseitig konisch ausgeführten Spannring 98 umgriffen sind. Die Spannlaschen 39 und der Spannring 98 umschließen eine Öffnung 41, in die der Anker 17 beispielsweise mit der Gewindestange 19 nach Fig. 5 oder dem Hilfszapfen 92 nach Fig. 9 spielfrei eingeführt werden kann. Eine Verschraubung oder eine bajonettartige Verdrehung des Spannringes 98 bewirkt über dessen innenseitige
Kegelfläche ein Zusammenpressen der Spannlaschen 39 radial nach innen, in dessen Folge der Anker 17 fest eingespannt wird. Ein werkzeugloses Lösen kann durch Drehung des Spannringes 98 in umgekehrter Richtung erfolgen.
Beim Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung 5 nach Fig. 12 ist am ankerseitigen
Ende eine Magnethalterung 30 vorgesehen, die becherförmig ausgeführt ist und die Öffnung 41 umschließt. In die Öffnung 41 kann der Grundkörper 31 nach Fig. 10 oder der Hilfszapfen 92 des Ankers 17 nach Fig. 9 spielfrei eingesteckt werden. Die Magnethalterung 30 ist als Permanentmagnet ausgeführt und hält dabei über die entstehenden Magnetkräfte zwischen dem Permanentmagneten und dem aus einem weichmagnetischen Eisenwerkstoff gebildeten Anker 17, wobei ein Einführen oder ein Lösen des Ankers 17 werkzeuglos von Hand unter Überwindung der Magnetkräfte erfolgen kann.
Fig. 13 zeigt eine weitere Variante der Spannvorrichtung 5, deren Grundkörper entsprechend der Ausführung nach Fig. 12 ausgebildet ist. An ihrem stirnseitigen Ende ist ein Hilfszapfen 43 vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel einen quadratischen Querschnitt aufweist. Auf den Hilfszapfen 43 kann ein mit einer entsprechenden Aufnahmeöffnung versehener Anker 17 beispielsweise mit einem Grundkörper 31 nach Fig. 10 aufgeschoben werden. Bei einer entsprechenden eckigen Ausgestaltung der Aufnahmeöffnung in Verbindung mit dem ebenfalls eckigen Querschnitt des Hilfszapfens 43 ergibt sich eine drehfeste Verbindung des Ankers 17 mit der Spannvorrichtung 5. In Längsrichtung kann die Verbindung frei abziehbar oder mit einer definierten Klemmkraft ausgestaltet sein. Anstelle der gezeigten quadratischen Ausführung des Hilfszapfens 43 kann auch eine andere, von der kreisrunden Form abweichende Querschnittsgestaltung zweckmäßig sein, die zur Übertragung eines Drehmomentes geeignet ist. Bedarfsweise kann aber auch ein kreisrunder Querschnitt vorgesehen sein, wodurch eine drehmomentfreie Kraftübertragung zwischen der Spannvorrichtung 5 und dem Anker 17 (Fig. 10) gegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verankerung eines Ankers in einem Ankergrund, wobei ein Ankerloch im Ankergrund zumindest teilweise durch hochfrequente mechanische Schwingungen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 17; 36; 54; 66) als Werkzeug (2) für die hochfrequente Schwingungsbearbeitung des Ankergrundes (13; 26) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 17; 36; 54; 66) mit einer Frequenz oberhalb von 10 kHz und insbesondere im Ultraschallbereich erregt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 17; 36; 54; 66) nach Herstellung des Ankerlochs (14;28) im Ankergrund (13; 26) verbleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 17; 36; 54; 66) mit einer Eigenschwingungsfrequenz erregt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerloch (14; 28) eine Hinterschneidung aufweist, die durch Schwingungsbearbeitung mit dem Anker (10; 36) als Werkzeug hergestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerloch ein Gewinde aufweist, und dass eine Betonschraube (54) als Anker und als Werkzeug verwendet wird, mit der das Gewinde durch Schwingungsbearbeitung hergestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Anker (10; 36; 54; 66) ein Dübel verwendet wird.
8. Anker zur Verankerung in einem Ankerloch in einem Ankergrund, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 36; 54; 66) ein Werkzeug zur zumindest teilweisen Herstellung eines Ankerlochs (28) in einem Ankergrund (13; 26) durch hochfrequente Schwingungsbearbeitung des Ankergrundes (13; 26) bildet.
9. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 36; 54; 66) in mindestens einer Eigenschwingungsfrequenz auf die Erregerfrequenz eines hochfrequenten Schwingungserregers (3) abgestimmt ist.
10. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 36; 54; 66) ein Hinterschnitt-Spreizanker ist.
11. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (54) eine Betonschraube ist.
12. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (17;54; 66) einen Absaugkanal (7; 64; 76) zur Absaugung von Bohrmehl aufweist, das bei der Herstellung des Ankerlochs (10; 36; 54; 66) durch Schwingungsbearbeitung entsteht.
13. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (54; 66) einen Hilfszapfen (92) aufweist, der zur Halterung des Ankers (10; 36; 54; 66) in einer Spannvorrichtung (5) einer Schwingungsbohrmaschine (1) vorgesehen ist.
14. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (17) zum Aufstecken auf einen Hilfszapfen (43) einer Spannvorrichtung (5) einer Schwingungsbohrmaschine (1 ) vorgesehen ist.
15. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (17) zu einer magnetischen Befestigung an einer Spannvorrichtung (5) einer Schwingungsbohrmaschine (1 ) ausgebildet ist.
16. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (17) ein als Bohrkopf (9) ausgebildetes Ende (25) aufweist, wobei der Bohrkopf (9) einen nicht kreisrunden, seitlich überstehenden Querschnitt (10) aufweist.
17. Anker nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (17) selbsttätig aufspreizend ausgebildet ist.
18. Bohrmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) als Schwingungsbohrmaschine mit einem hochfrequenten Schwingungserreger (3) ausgebildet ist.
19. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) als Handwerkzeug ausgebildet ist.
20. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrmaschine (1) einen lösbar eingespannten Anker (10; 17; 36; 54; 66) aufweist, der ein Werkzeug für eine Ankerlochherstellung durch hochfrequente Schwingungsbearbeitung eines Ankergrundes (13; 36) bildet.
21. Bohrmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10; 17; 36; 54; 66) in mindestens einer Eigenschwingungsfrequenz auf die Erregerfrequenz des hochfrequenten Schwingungserregers (3) der Bohrmaschine (1 ) abgestimmt ist.
22. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) eine werkzeuglos betätigbare Schnellspannvorrichtung (5) für den Anker (17) aufweist.
23. Bohrmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1 ) eine Magnethalterung als Schnellspannvorrichtung (5) aufweist.
24. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) eine Spannvorrichtung (5) mit einem Hilfszapfen (92; 43) zum Aufstecken des Ankers (17) aufweist.
25. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) eine aus einem Material mit geringer Schallabsorbtion und insbesondere aus Titan gefertigte Spannvorrichtung (5) für aufweist.
26. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) eine Erregerfrequenz und Eigenschwingungsfrequenz oberhalb von 10 kHz und insbesondere im Ultraschallbereich aufweist.
27. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1 ) einen Piezoerreger als Schwingungserreger (3) aufweist.
28. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1 ) eine Absaugeinrichtung (6) für Bohrmehl aufweist.
29. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrmaschine (1) eine Zuführeinrichtung (6) für ein insbesondere mit abrasiven Bohrhilfsmitteln versehenes Bohrfluid aufweist.
30. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (6) bzw. die Zuführeinrichtung (6) einen Sammler (6) aufweist, der bei eingespanntem Anker (10; 17; 36; 54; 66) mit einem am Anker (10; 17; 36; 54; 66) angeordneten Saug-/Spülkanal (7; 64; 76) verbunden ist.
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