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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein
Verankerungselemente, generell als "Dübel" bezeichnet, und insbesondere ein
Verankerungselement, das dazu ausgestaltet ist, um in sprödes
Material eingesetzt zu werden.
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Das Dokument US-3,911,781 offenbart ein Verankerungselement
für sprödes Material, das auf herkömmliche Weise einen runden
zylindrischen Körper hat, an dem ein selbstschneidendes
Außengewinde vorgesehen ist, und mit einer axialen Bohrung versehen
ist, die an einem Ende offen ist, um ein Befestigungsmittel
aufzunehmen, das in das Element eingesetzt wird.
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Das Installieren eines Befestigungsmittels in einem spröden
Material mit Hilfe eines solchen Verankerungselementes erfolgt
allgemein in drei unabhängigen Schritten.
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Zunächst wird ein Loch in das spröde Material mit Hilfe
eines Loch-Herstellungs-Werkzeugs gebohrt, wie beispielsweise
einer Bohrmaschine. Danach wird das Verankerungselement in
das zuvor vorbereitete Loch eingesetzt, so daß dessen
selbstschneidendes Außengewinde in das spröde Material eingreift.
Schließlich wird das mit einem Gewinde versehene
Befestigungsmittel in das Verankerungselement geschraubt, das in das spröde
Material eingesetzt ist.
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Aus dem Stand der Technik ist auch ein anderes
Verankerungselement bekannt, das mit einem selbstschneidenden Außengewinde
versehen ist, wobei dieses Verankerungselement geeignet ist, um
auf eine flächige Loch-Herstellungs-Klinge gesetzt zu werden,
für den Zweck, um in einem spröden Material installiert zu
werden.
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Um ein solches Verankerungselement in ein sprödes Material
einzusetzen, wird mit der flächigen Loch-Herstellungs-Klinge,
die drehend angetrieben wird und das Element trägt, in das
Material gebohrt. Die Spitze der Loch-Herstellungs-Klinge formt
ein Loch in dem spröden Material, in dem sich das
Verankerungselement selbst verankert.
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Jedoch ist das Loch, das durch die Loch-Herstellungs-Klinge
hergestellt wird, nicht gleichmäßig. Wenn außerdem die Dichte
oder Härte des spröden Materials etwas größer als
durchschnittlich ist, hat die flächige Loch-Herstellungs-Klinge
Schwierigkeiten, dieses zu durchdringen.
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Außerdem offenbaren sowohl das Dokument FR-A-2 530 306 als
auch das Dokument EP-A-501 201 Verankerungselemente gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung schlägt einen verbesserten,
neuartigen Typ von Verankerungselement vor, das eine einfache
Konstruktion hat und das auf einen Bohrereinsatz paßt, wodurch
ermöglicht wird, daß gut kalibrierte Löcher in jedem Typ von
sprödem Material ausgebildet werden.
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Insbesondere enthält das Verankerungselement der Erfindung
einen hohlen Körper, der im wesentlichen die Form eines
länglichen Rotationskörpers hat, der an beiden Enden offen ist und
mit einem selbstschneidenden Außengewinde versehen ist, das dazu
geeignet ist, um es in einem spröden Material zu verankern. Der
hohle Körper ist mit Einrichtungen versehen, um ihn an einem
Bohrereinsatz zu befestigen, der längliche Einschnitte hat,
deren Seiten Schneidkanten bilden, die um den Umfang des
auszubildenden Loches verteilt sind, wobei der Bohrereinsatz durch
den hohlen Körper geführt ist, so daß dessen Loch-Herstellungs-
Spitze nach vorne aus dem hohlen Körper vorsteht, dadurch
gekennzeichnet, daß der hohle Körper eine weiteres Gewinde
aufweist, das innenliegend zwischen dem selbstschneidenden
Außengewinde vorgesehen und dazu geeignet ist, um eine Drehung des
Verankerungselementes zu verhindern, wenn es in das spröde
Material eingesetzt ist.
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Außerdem muß das Verankerungselement auf eine solche Weise
an dem Bohrereinsatz befestigt sein, um sicherzustellen, daß
sich das Verankerungselement geeignet dreht, und der
Bohrereinsatz muß zu Standard-Loch-Herstellungs-Werkzeugen kompatibel
sein.
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Die vorliegende Erfindung schlägt zwei Ausführungsbeispiele
von Verankerungselementen vor, um diese technischen Probleme zu
lösen.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel enthalten die
Einrichtungen, um das Verankerungselement der Erfindung an dem
Bohrereinsatz zu befestigen, spiralförmige Einschnitte, die in der
Innenwand des hohlen Körpers ausgebildet und geeignet sind, um
mit spiralförmigen Einschnitten von einem Spiralbohrereinsatz
zusammenzuwirken.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel enthalten die
Einrichtungen, um das Verankerungselement der Erfindung an dem
Bohrereinsatz zu befestigen, geradlinige Einschnitte, die in der
Innenwand des hohlen Körpers ausgebildet sind und ein
kreuzförmiges Profil definieren, das geeignet ist, um mit einem
Bohr- und Schraubendreher-Endstück zusammenzuwirken, das ein
komplementäres kreuzförmiges Profil hat.
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Die nachfolgende Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen erfolgt, die als nicht beschränkende
Beispiele angegeben sind, macht deutlich, worin die Erfindung
besteht und wie sie ausgeführt werden kann.
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In den nachfolgenden Zeichnungen sind:
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Fig. 1a eine schematische perspektivische Ansicht von einem
ersten Ausführungsbeispiel von einem Verankerungselement der
Erfindung;
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Fig. 1b eine teilweise weggebrochene, perspektivische
Ansicht von dem Verankerungselement aus Fig. 1a;
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Fig. 2 eine Ansicht von dem Verankerungselement aus
Fig. 1a, gesehen entlang Pfeil A;
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Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht von dem
Loch-Herstellungs-Werkzeug, das mit dem Verankerungselement aus
Fig. 1 benutzt wird;
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Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht von einem
zweiten Ausführungsbeispiel des Verankerungselementes der
Erfindung;
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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von dem
Verankerungselement aus Fig. 4, gesehen entlang Pfeil B;
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Fig. 6a eine schematische Seitenansicht von dem Loch-
Herstellungs-Werkzeug, das mit dem Verankerungselement aus
Fig. 4 benutzt wird;
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Fig. 6b eine Ansicht des Loch-Herstellungs-Werkzeugs aus
Fig. 6a, gesehen entlang Pfeil C;
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Fig. 6c eine Querschnittsansicht des Loch-Herstellungs-
Werkzeugs aus Fig. 6a entlang einer Ebene A-A;
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Fig. 7a bis 7e verschiedene Schritte bei der
Implementierung des Verankerungselements aus Fig. 1a zeigen, um ein
Befestigungsmittel in einem spröden Material zu befestigen; und
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Fig. 8a bis 8f verschiedene Schritte bei der
Implementierung des Verankerungselements aus Fig. 4 zeigen, um ein
Befestigungsmittel in einem spröden Material zu befestigen.
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Als ein einleitender Punkt sollte betrachtet werden, daß,
von einer Figur zur anderen, Elemente oder Teile, die identisch
oder ähnlich sind, wo immer möglich, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und nicht jedesmal beschrieben sind.
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Fig. 1a und 1b zeigen ein Verankerungselement, das dazu
ausgestaltet ist, um in ein sprödes Material eingesetzt zu
werden.
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Das Verankerungselement hat einen hohlen Körper 10, der
entlang einer Achse X-X' länglich ist. Der Körper 10 hat eine
konische Außenfläche und einen axial verlaufenden Durchgang 11,
der im wesentlichen rund und zylindrisch ist. Der Körper 10 ist
an beiden Enden 13 und 15 offen. An einem ersten Ende 13 hat er
auf herkömmliche Weise einen Kragen 14, der eine konische Form
hat und sich radial von dem hohlen Körper erstreckt sowie um die
Öffnung des hohlen Körpers herum eine ebenen Stoßfläche hat. An
der konischen Außenfläche des hohlen Körpers 10 ist ein
selbstschneidendes Gewinde 12 vorgesehen, das entlang des wesentlichen
Teils der Länge des Körpers verläuft. Dieses selbstschneidende
Gewinde 12 beinhaltet ein pyramidenförmiges Gewinde mit einer
scharfen Kante, die geeignet ist, um den Körper 10 in einem
spröden Material zu verankern. Außerdem beinhaltet das
selbstschneidende Gewinde 12 in der Nähe von dem anderen Ende 15 des
hohlen Körpers 10 Spalte 12a, wobei diese Spalte Oberflächen
haben, die in radialer Richtung im wesentlichen flach sind,
für den Zweck, um einen Schneidvorgang durchzuführen. An der
konischen Außenfläche des Körpers 10 ist ein zweites Gewinde 18
vorgesehen, das innenliegend zwischen dem selbstschneidenden
Gewinde 12 vorgesehen ist. Das zweite Gewinde 18 umfaßt ein
Gewinde mit abgerundeter Form, das geeignet ist, eine Drehung
des Körpers des Verankerungselements zu verhindern, wenn es in
das spröde Material eingesetzt ist.
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Der axial verlaufende Durchgang 11 im Körper 10 hat
spiralförmige Einschnitte 16, die in der Innenwand des Körpers 10 ausgebildet
sind. Wie in Fig. 1b gesehen werden kann, beginnen die
spiralförmigen Einschnitte 16 an einem bestimmten Abstand d von
dem Ende 13, das mit dem Kragen 14 versehen ist, und erstrecken
sich über die gesamte Strecke zum anderen Ende 15 des Körpers,
so daß der axial verlaufende Durchgang 11 einen zylindrischen
Bereich der Länge d benachbart zu dem Ende 13 hat und einen
Einlaß 19 bildet. Der Einlaß 19 macht es möglich, ein
Befestigungsmittel in dem Verankerungselement zu zentrieren, wenn es
in das spröde Material eingesetzt ist. Die spiralförmigen
Einschnitte 16 sind dazu ausgestaltet, um mit den spiralförmigen
Einschnitten 22, 23 von einem Spiralbohrereinsatz
zusammenzuwirken, dessen Seiten 22a, 23a selbstschneidende Kanten bilden,
die um den Umfang des herzustellenden Loches verteilt sind,
wobei der Spiralbohrereinsatz 20 so durch den hohlen Körper 10
führt, daß dessen Loch-Herstellungs-Spitze 21 nach vorne aus dem
Körper des Verankerungselements vorsteht. Die spiralförmigen
Einschnitte 16 des Verankerungselements dienen dazu, zu
gewährleisten, daß sich das Verankerungselement zusammen mit dem
Spiralbohrereinsatz 20 dreht.
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Fig. 2 zeigt, daß der Körper 10 des Verankerungselements an
seinem mit dem Kragen 14 versehenen Ende einen Satz von Zähnen
hat, der in diesem Fall durch vier Zähne 17 gebildet ist, die
gleichmäßig um die Öffnung des Körpers verteilt sind. Jeder der
Zähne 17 erstreckt sich von der Innenwand des hohlen Körpers
radial in Richtung auf die Mitte der Öffnung. Die Zähne sind
geeignet, um das Befestigungsmittel zu fixieren, das in den
Körper des Verankerungselements eingesetzt ist.
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Die Implementierung des Verankerungselements, das in Fig.
1a und 1b gezeigt ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Fig. 7a bis 7e beschrieben.
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In einem ersten Schritt wird der Spiralbohrereinsatz 20, der
an einer Bohrmaschine montiert ist, auf eine solche Weise in den
Körper 10 des Verankerungselements geschraubt, daß dessen Loch-
Herstellungs-Spitze 21 nach vorne aus dem Körper 10 vorsteht.
Somit wird das Verankerungselement durch Wirkung der
spiralförmigen Einschnitte gehalten, um sich zusammen mit dem
Spiralbohrereinsatz zu drehen, wobei die ebene Fläche des Kragens 14
gegen die Bohrereinsatz-Halteeinrichtung 22 der Bohrmaschine
anliegt.
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In einem zweiten Schritt wird die Loch-Herstellungs-Spitze
21 des Spiralbohrereinsatzes 20 gegen eine Fläche aus sprödem
Material plaziert, und die Bohrmaschine wird drehend
angetrieben, um so ein Loch in dem spröden Material herzustellen. Wenn
die Spitze 21 des Spiralbohrereinsatzes 20 in die Wand
eindringt, beginnt das selbstschneidende Gewinde 12 des
Verankerungselements, ein komplementäres Innengewinde in das spröde
Material zu schneiden, um so den Körper 10 des
Verankerungselements in dem kalibrierten Loch zu verankern, das durch den
Spiralbohrereinsatz in der Wand hergestellt wird. Der einzige
Schritt des Herstellens von dem Loch und des Installierens des
Verankerungselements ist beendet, wenn der Kragen 14 des Körpers
des Verankerungselements mit der Außenfläche der Wand fluchtet.
Es kann gesehen werden, daß das selbstschneidende Gewinde dazu
dient, das Verankerungselement in axialer Richtung in der Wand
zu befestigen, wobei das abgerundete zweite Gewinde dazu dient,
es in seiner Position zu halten.
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In einem nachfolgenden Schritt wird der Spiralbohrereinsatz
aus dem Verankerungselement herausgenommen.
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Schließlich wird das Befestigungsmittel 23, das einen zu
befestigenden Gegenstand trägt, in das Verankerungselement
geschraubt. In diesem Fall ist das Befestigungsmittel eine
Schraube, die an das Verankerungselement angepaßt ist, und die
Spitze der Schraube 20 steht aus dem Körper des
Verankerungselements vor. Die Schraube wird in dem Verankerungselement durch
den Satz von Zähnen des Elements gehalten.
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Fig. 4 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des
Verankerungselements der Erfindung.
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Bei dieser Abwandlung hat der axiale Durchgang 11 in dem
hohlen Körper 10 einen kreuzförmigen Querschnitt, der durch vier
geradlinige Einschnitte 161 gebildet ist, die paarweise
gegenüberliegend angeordnet sind und sich von einem Ende des hohlen
Körpers zu dem gegenüberliegenden Ende davon erstrecken. Zwei
der vier einander zugewandten Einschnitte sind tiefer als die
anderen beiden.
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Der Bohrereinsatz, der mit einem solchen Verankerungselement
verwendet wird, ist insbesondere in Fig. 6a gezeigt. Dieser
Bohrereinsatz ist ein Bohr- und Schraubendreher-Endstück 30 für
ein Bohr- und Schraubendreher-Werkzeug, und es hat einen Körper,
der aus zwei gekreuzten Klingen 32 und 33 gebildet ist, die eine
Schneid- und Antriebs-Klinge 32 sowie eine Verstärkungs- und
Antriebs-Klinge 33 umfassen, deren Wände paarweise die
längsgerichteten geradlinigen Einschnitte 36, 37 definieren, deren
Seiten 32a, 32b, 33a, 33b Schneidkanten bilden, die um den
Umfang von dem herzustellenden Loch verteilt sind. Der Körper
des Endstücks 30 hat einen kreuzförmigen Querschnitt. Der Körper
des Endstücks 30 ist an einem hexagonalen Antriebskopf 34
befestigt, der geeignet ist, um an einem Bohr- und Schraubendreher-
Werkzeug montiert zu werden. Dieser Antriebskopf 34 hat einen
Stoßkragen 35. Der kreuzförmige Querschnitt des axialen
Durchgangs 11 durch das Verankerungselement ist komplementär zu dem
kreuzförmigen Querschnitt des Bohrereinsatzes 30, so daß das
Verankerungselement dann, wenn es an dem Bohrereinsatz
angebracht ist, gehalten wird, um sich zusammen mit dem
Bohrereinsatz zu drehen.
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Wie weiterhin insbesondere in Fig. 5 gezeigt, ist an dem
mit dem Kragen 14 versehenen Ende 13 von dem Körper des
Verankerungselements ein Satz von Zähnen vorgesehen, der vier
Befestigungszähne 17' umfaßt, die in diesem Fall durch Vertiefungen
gebildet sind, die zwischen den Einschnitten geschnitten sind.
Diese Zähne ermöglichen es, daß ein Befestigungsmittel in dem
Verankerungselement gehalten wird.
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Die Implementierung des Verankerungselements aus Fig. 4 ist
nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 8a bis 8f beschrieben.
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Zuerst wird das Endstück 30 des Bohr- und Schraubendreher-
Werkzeugs durch die Innenseite des Körpers 10 des
Verankerungselements auf eine solche Weise eingesetzt, daß die Spitze 31 des
Endstücks nach vorne aus dem Körper vorsteht. In dieser Position
liegt die ebene Fläche des Kragens 14 des Verankerungselements
gegen den Kragen 35 des Bohr- und Schraubendreher-Endstücks 30
an. In einem zweiten Schritt wird die Spitze 31 des Bohr- und
Schraubendreher-Endstücks 30 gegen eine Wand aus sprödem
Material plaziert und mit einem geeigneten Drehmoment drehend
angetrieben, so daß dessen Spitze 31 in das spröde Material
eindringt, um ein kalibriertes Loch herzustellen. Wenn die
Spitze 31 des Endstücks vollständig in das spröde Material
eingedrungen ist, dann dringt das selbstschneidende Gewinde 12
des Verankerungselements in das spröde Material ein, wodurch
ein komplementäres Innengewinde gebildet und der Körper 10 des
Verankerungselements in dem spröden Material befestigt wird.
Wenn der Körper 10 des Verankerungselements vollständig in das
spröde Material eingesetzt und der Kragen 14 des
Verankerungselements mit der Außenfläche der Wand fluchtet, dann wird das
Endstück 30 aus dem Verankerungselement herausgenommen. In
dieser Position dient das selbstschneidende Gewinde 12 dazu,
das Verankerungselement axial in seiner Position zu halten,
während das abgerundete zweite Gewinde 18 verhindert, daß sich
das Verankerungselement in dem spröden Material dreht. In einem
letzten Schritt wird das Bohr- und Schraubendreher-Endstück
verwendet, um ein Befestigungsmittel 40, das in diesem Fall
durch eine Schraube gebildet ist, in das Verankerungselement
zu schrauben, für den Zweck, einen Gegenstand an der Wand zu
befestigen.