LU82954A1 - Selbst-bohrende und selbst-schneidende schraube sowie schneidegeraet zur herstellung derselben - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich. auf eine selhst^bohrende und. selbst-schneidende Schraube und auf ein S'chnei'degerät zur Herstellung derselben.

Es- wurden bereits- verschiedene selbst-schneidende· Schrauben entwickelt. Es-ist dem Fachmann noch, nicht völlig bekannt, weshalb selbst-bohrende Schrauben in bestimmte Materialarten wohl und in andere nicht eingetrieben werden können. Für bestimmte Anwendungen ist es- z.B. bekannt, dass-· bei einer genügenden Geschwindigkeit eine einfache Spitze eines Nagels: in Material, z.B. eine trockene Wand eindringen kann. Andererseits- können bisher vorgeschlagene selbst-bohrende S'chrauhen nach. Wiins.ch in ni'ederig-legierte harte Stahlarten gedreht werden.

Zwei Basiskreterien müssen beim Entwerfen von selbst-bohrenden Schrauben berücksichtigt werden, und zwar: 11 die Grösse des Enddruckes, der zum Bohrenlassen der Schraube erforderlich ist, und 2l die Zeit in Sekunden, die notwendig ist, um die Schraube in das: betreffende, zu bohrende Material eindringen zu lassen. In einer Produktionsstrasse, in der eine grosse Anzahl Befestigungsmittel von einem Arbeiter in einer "Stunde behandelt werden muss, kann die Verringerung der Endbelastung und der Bohrzeit sowohl für den betreffenden Arbeiter als- auch für den Arbeitgeber vor-teilhaft sein.

Die Erfindung bezweckt zunächst die Verschaffung einer selbst-bohrenden Schraube, die mit einem niedrigen Enddruck eingetrieben werden kann.

Ein weiterer Zweck ist die Verschaffung einer s.elbst-bohrenden Schraube, die sogar bei verminderter Endbelastung weniger Zeit zum Bohren erfordert.

Die selbst-bohrende, selbst-schneidende Schraube gemäss: der Erfindung eignet sich zum Eintreiben in niedrig-legierte Stahlarten grosser Stärke.

Weiter bezweckt die Erfindung die Verschaffung eines Verfahrens- zur Herstellung einer selbst-bohrenden Schraube, die zu einem grösseren Zusammenhang des Produktes führt.

* - 2 - die Verschaffung

Ferner ist der Zweck der Erfindung/eines. Schneidegeräts- zum Anhringen einer Spanrinne mit span^-Brechenden Eigenschaften.

Die Erfindung hat weiter die Aufgabe der Verschaffung eines Schneidegeräts- zum Anspitzen der selbst-Bohrenden Schraube, welche Spitze im wesentlichen eine konvexe Form hat. Diese Form kann einen gleichmässigen Eadius- haben oder aus· zwei einander schneidenden Flächen gebildet sein, die einen stumpfen Winkel einschliessen, der kleiner als· 180°, vorzugsweise ίΤ2§° ist.

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Obige Besonderheiten werden gemäss der Erfindung erreicht, durch eine selbst-bohrende Schraube mit einer zusammengesetzten Spanrihne, d.h. eine lut, die sowohl einen geraden als auch, einen gebogenen Teil hat, wobei die Abrundung des gebogenen Teiles gleichmässig ist in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse der Hut steht. Der gerade Teil umfasst wenigstens· einen Teil der Schneidkante, während der gebogene Teil wenigstens die Span-entfernende Fläche umfasst. Unter bestimmten Umständen kann der gebogene Teil auch ein Teil der Schneidkante sein, der als das· vorliegende Ende der Nut, das· sich vor dem Mei'ssel befindet, angegeben werden kann.

. Die selbst-bohrende Schraube gemäss der Erfindung wird unter Anwendung eines·

Bundschneidegeräts statt der bekannten Sägen zum Anbringen der Nut und • der Spitze hergestellt.

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Einer der Vorteile eines abgerundeten Geräts ist, dass anders als.-bei den bekannten Sägen, mit scharfen Zähnen, wenig oder kein Material aus· dem Durchmesser entnommen wird. In dieser Weise kann eine optimale Nutform in schneller Weise hergestellt werden, d.h. es gibt weniger QualitätsaB— Wandlung infolge von Verschleiss des Schneidegeräts·. Ein weiterer Vorteil, der zu dem Zusammenhang beiträgt ist, dass die Zähne stärker sind und weniger Biegungsgefahr vorliegt.

Bei der Herstellung der selbst-bohrenden Schrauben werden die Nutschneider gleichzeitig in den Schaft der rohen Schraube eingebracht gemäss- Achsen, die parallel zueinander verlaufenden, jedoch versetzt sind. Die Längsachsen » - 3 - des.' Schneidgerät sr- neigen sinh, unter gleichen, jedoch, entgegengesetzten spitzen Winkeln in "bezug auf die Achsen des· Formstückes', -wem das· Schneid-^ gerät gemäss- den parallel verlaufenden Bewegungsachsen verschoben wird.

Die Nut hat dann einen geraden Teil, der mit der Seite des Schneidegeräts· ühereinstimmt, und eine Abrundung, die der Abrundung an der Spitze des· Schneidezahns entspricht.

Die Schraube kann mit einer üblichen Spitze von 9;0° oder JQ5° versehen sein, oder aber diese kann durch ein S'chneidegerät mit einer im wesentlichen » konkaven Zahnform gebildet werden. Dadurch, entsteht eine im wesentlichen konvexe Spitze, wobei jeder Teil einen gleichmässigen Krümmungsradius; hat, oder geformt wird durch ebene Flächen, die einander schneiden und einen Winkel von 172i° einschliessen. In letzterem Fall hat die Bohrspitze einen zusammengesetzten Winkel, der an der Spitze 1Q5° und übrigens- 90° ist.

Die selbst-bohrende Schraube gemäss der Erfindung hat eine stärkere Schneidkante, wodurch, diese weniger leicht in hartem Material bricht. Dadurch, das:S- die Spitze verhältnismässig klein ist, kann auch, der Druck, der für das- Bohren erforderlich ist, niedrig gehalten werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden unter Hinweis- auf die Zeichnung näher erläutert.

' Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer selbst-rbohr enden, selbst -^schneidenden Schraube gemäss der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Schraube nach. Fig. 1, in der Richtung der Pfeile II-II betrachtet;

Fig. 3 in vergrössertem Masss-tab die Bohr spitze nach. Fig. 2;

Fig. U eine Seitenansicht der Bohrspitze im Winkel zu dem Meissei, bzw-.

- 4 - der Linie IV-eIV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht parallel zu der Schneidkante oder gemäss- der Linie Y^V in Fig. 3;

Fig. 6 eine Seitenansicht gemäss- der Linie VI-YI in Fig. 3, gemäss der Linie, die parallel zu der Meisselspitze verläuft;

Fig. 7 eine Seitenansicht gemäss- der Linie VII-VII in Fig. 3»

Fig. 8 eine Seitenansicht gemäss der Linie VIH-rYIII in Fig. 7* gemäss der Linie, die im Winkel zu der Achse einer der Nuten steht;

Fig. 9 eine Stimans-icht einer Schraube, gemäss der Erfindung, -wobei die Schneidkanten sich in der Nähe der Mitte befinden, d.h. sie erstrecken sich in der Nähe derselben Diametralebene;

Fig. 1Q eine andere Ausführungs.form der Schneidkanten, die im wesentlichen koaxial verlaufen; d.h. nahe der Mitte verlaufen;

Fig. 11 eine Stirnansicht einer Aus.führungsform gemäs.-s der Erfindung mit sp an-b re chenden Ei gens chaft en; v Fig. 12 eine Seitenansicht der Fig. 10. gemäss der Linie XII-XII;

Fig. 13 einen Schnitt gemäss-· der Linie ΧΙΙΙ-ΧΙΓΙ" in Fig. 12 mit dem zugehörigen Gerät für die Nut;

Fig. 1 kk eine nicht mit einer Nut versehene rohe S'chraube mit einem Spitzenwinkel von 90°;

Fig. 1Ub eine Seitenansicht eines· Standard-Spitzenwinkels von IQ5°;

Fig. lUc eine Seitenansicht einer Ausführungsform mit einer konvexen Spitze und dem zugehörigen Gerät; und fc* - 5 -

Fig.. 1UD eine Seitenansicht einer anderen Ansführungsform einer konvexen Spitze·, deren Absatz durch, einen Satz unter einem Winkel zueinander stehender Flächen gebildet wird, mit dem Gerät, mit dem diese Spitze her·*· gestellt werden kann.

Die selbst-bohrende, selbst-schneidende Schraube gemäsrS' der Erfindung wird als- Ganzes· durch 1G bezeichnet. Die Figuren 1-8 zeigen verschiedene Ansichten einer Ausführungsform, aus der die Gestalt der Bohr spitze 12 ersichtlich ist. Das· selbst-schneidende Schraubengewinde 1U kann in ver- \ sehiedener Weise hergestellt sein.

Die Spitze 12 des Bohrers· wird mit einem abgerundeten Schneidegerät sowohl für die Wut wie für die Spitze, hergestellt statt mit den üblichen Sägen, wie beschrieben in der US Patentschrift 3*933.075» Das: nicht-wieder-gegebene Schneidegerät für die Nuten wird auf beiden Seiten des. rohen Formstückes aufgestellt mit den Längsachsen unter denselben Winkeln, z.B. 15°, in bezug auf die Achse des Formstückes. Anders als bei der Technik gemäss der US. Patentschrift 3.933.075s bei der das- Gerät auf das Formstück gesetzt wird, mit den Achsen radial dazu, zur Bildung einer gleichmässig abgerundeten Wut, wird beim Bilden der Wüten 16 und 18 in die Schraube 10 gemäss der Erfindung, das Gerät derart auf das, Formstück gesetzt, dass die Seiten einen geraden Teil 20 und 22 (siehe Fig. 8] in jede der Wüten bilden. Jede Wut hat eine zusammengesetzte Form mit einem ' geraden Teil 20, 22 und einem abgerundeten Teil 2k, 26. Zweckmässigerweise enthalten die geraden Teile 2Q, 22 die Schneidkanten 28, 30, während die abgerundeten Teile 2k und 2β die hintere oder spanführende Fläche 32 und 31*-bilden. Die Mitten des Schneidegeräts, liegen derart über dem Ende des· Formstückes, dass der dünnste Teil des. Rückens hinter der Spitze liegt.

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Ein Meissei 36 wird durch zwei einander schneidende Abstzteile 38 und ij-Q gebildet. Der Meissei 36 schliesst mit jeder der Schneidkanten 28 und 30 einen scharfen Winkel in der Grössenordnung von 3Q° ein. Die Form der Schneidkanten 28, 30 und der Hinterflächen 32, 3^, wie aus den Figuren 2 - 6 - und 3 ersichtlich, sind notwendigerweise die Summierung.der Effekte der Hüten 16’ und 18 und der Ausarbeitung der Abs.atzteile 38 und i-Q.

Um die Form der Fut ausserhalb des- Effektes der Spitze zu zeigen, ist in Fig. 8 gemäss- der Linie VIII-VIII in Fig. 7 ein Schnitt wiedergegeben, der in Winkel zu der Achse der Fut 16 steht. Die ebene Fläche 20 liegt hinter oder unter der radialen Mittellinie, die weiter als "unter der Mitte" bezeichnet wird, die parallel zu den zwei Schneidkanten 28 und 30 verläuft. Dies- ist eine Folg der Hei'gung der FUten 16 und 18 in bezug auf die Längsachse der Schraube. Der abgerundete Teil 2h hat einen gleichmässigen Krümmungsradius- in dieser Ebene, entsprechend der Abrundung des; Sehne Meßgeräts-, das- diesen gebildet hat. Die Linie VIII—VIII' steht nicht im Winkel zu der Achse der Nut 18, sondern neigt sich, unter 30° zu dieser.

Fig. 8 zeigt, welchen Einfluss- die Spitze auf die Stirnansicht des Befestigungsmittels hat. Eine andere Besonderheit der Nutform zeigt Fig., 6. Das Einanderschneiden der schräg angeordneten Schneidegeräte auf der Zylinderfläche des Schafts- resultiert in gebogene Hinterränder h2 und hk der Nuten 16 und 18. Zusammen mit der runden Form des Schneidegeräts- wird dadurch eine Art Löffel in der Nähe der Schneidkanten 28 und 3Q gebildet. Diese Löffelform sorgt dafür, dass das Befestigungsmittel sichselbst in * das gebohrte Loch zieht, wobei wenigstens- teilweise eine zweckmässige

Bohrwirkung erhalten wird.

Obwohl gemäss einer Vorzugsausführungsform die Schneidkanten sich, oberhalb der Mitte befinden, ist es- klar, dass durch, das Verringern der Tiefe des Einsatzes des Schneidegeräts und eine Verschiebung davon nach, der Seite, sowohl eine Lage unter der Mitte oder in dieser erhalten werden kann. Diese alternativen Formen sind in der Figur 9 hzv. 10 wiedergegeben.

In dieser Ausführungsform umfassen die gebogenen Teile 32 und 3^ der Nuten Teile der Schneidkanten 28 -und 30, wodurch, die Schneidkante eine zusammengesetzte Form erhält. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist es- wichtig, dass· eine verhältnismässig kurze Meisseilänge aufrechterhalten wird, damit gesichert wird, dass- beim anfänglichen Bohren mit einem niedrigen Enddruck gearbeitet werden kann.

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Die Figuren 11—13 zeigen einen anderen Aspekt der Erfindung» Bieter wird die span-brechende Wirkung nur mit. geschmiedeten Spitzen an Bohr-r-schrauben erhalten. Gemäss- der Erfindung laufen sehmale Rinnen b6 und H8 in Längsrichtung jeder der geschliffenen Wüten 16 und 18.. Diese span·*· brechende Eigenschaft wird durch das Schneidegerät 50 (Fig. J3) erhalten. Dieses Schneidegerät 50 hat eine Anzahl Zähne 52 ( vorzugsweise wird S'chneidegeräte mit 20 oder 32 Zähnen benutzt).. Jeder Zahn 52 hat ein zusammengesetztes Profil, bestehend aus einem gleichmäss-igen ersten abge-r-rundeten Teil 5^ und einer gebogenen Rippe 56- mit einem zweiten, kleineren Krümmungsradius. Die Rippe 56 kann in bezug auf die Mittellinie entweder zu der einen Seite oder zu der anderen Seite versetzt sein, abhängig von der erwünschten Wutform. Obwohl nur die Form oberhalb der Mitte gezeigt wurde, ist es-klar, dass die span-brechende Rinne auch angewendet werden kann bei der Ausführungsform mit der Wut unterhalb oder in der Mitte, wie in den Figuren 9' und 1Q wiedergegeben ist. Weiter ist es klar, dass- das-Schneidegerät geändert werden kann, wobei die Rippe quer zu- der Fläche des abgerundeten Zahnes verläuft, um die Stellung der Rinne innerhalb der Wut ändern zu können und der Spanbrecher auf beiden Seiten des Meihsels angeordnet werden kann.

Wie bereits bemerkt wurde, kann die Stirnansicht der Bohrschrauhe 10 (wie wiedergegeben in den Figuren 3, 9, 1Q)_ und die Form der Schraube variieren, abhängig von der Spitze, die an das rohe Formstuck gemacht » wird. Es kann Vorkommen, dass eine bestimmte Spitze aus- der einen Material-, art wohl und der anderen Materialart nicht hergestellt werden kann. Einleitende Versuche zeigen, dass eine im allgemeinen abgerundete Spitze, wie in Fig. 1^C wiedergegeben, eine andere Spitzenform ausschliesst, wenn diese mit einer Wutform, wie oben besprochen, kombiniert wird. Zur Herstellung einer im wesentlichen abgerundeten Spitze wird ein erstes nicht wiedergegebenes Schneidegerät mit konkaven Zähnen benutzt, um einen im wesentlichen dreieckigen Teil des Formstückes wegzunehmen, wonach eine Wut für das- Entstehenlassen des- Absatzteiles Uo gemacht wird und sodann ein zweites- Schneidegerät 58 mit konkaven Zähnen 60, dass- den àt*' - 8 - fi

Ahsstzteil 38 -und den Mers-sel 36 bildet.

Eine andere im wesentlichen konvexe Spitze zeigt Fig. ito. In dieser Aus-füftrungsform bestehen die Ab.s atzt eile je aus- einem Paar ebener Flächen 62 und 6k, die einen stumpfen Winkel eimsehliessen. Die im wesentlichen konvexe Spitze wird bei dieser Aueführungs-form wiederum gebildet durch, einen S'chneidegerätsatz 66 (wovon ein Gerät wiedergegeben ist I, je mit Zähnen 68 mit einem Umfang, der von zwei eckigen Teilen 70 und J2 gebildet wird. Diese eckformigen Teile begrenzen einen stumpfen Winkel 0, der im *· wesentlichen dem Winkel gleich, ist, der auf die Bohrs-chraube gemacht werden muss-. Vorzugsweise sind beide stumpfe Winkel gleich 1722° (inner— halb der Bohrschraube und ausserhalb des- Schneidegeräts gemessen!. In dieser Weise hat die Spitze, die durch die Flächen 62 gebildet wird, einen eiigeschlossenen Winkel, der 15° grosser ist als- der, welcher durch die ebenen Flächen 6k gebildet wird, z.B. 105° gegenüber 90°. Selbstverständlich kann auch eine Spitze mit einfachen Winkeln, wie 20° (Fig. IUa! und 105° (Fig. 1^B)' auf der Schraube angewendet werden, die unter bestimmten Umständen Vorteile geben.

Verschiedene Aenderungen, Modifikationen und Abwandlungen können angewendet werden. Die im wesentlichen konvexe Spitze nach. Fig. l^C kann einen kleineren oder grösseren eingeschlossenen Winkel haben durch Verschiebung der Achsen des Schneidegeräts· 58 in bezug auf die Achse des rohen Form—'' ‘ Stückes. In bezug auf die Bohrspitze kann die Form darin auch geschmiedet werden. Selbstverständlich sind noch andere Möglichkeiten denkbar, ohne dass den Rahmen der Erfindung überstiegen wird.

Claims (14)

1. Selbst-bohrendes Befestigungsmittel mit einer Bohrspitze. an einem Ende des Schaftes, welche Spitze einen Satz Nuten aufweist, die sich unter gleichen gegenüberliegenden Winkeln in bezug auf die Achse des Befestigungs- • mittels auf beiden Seiten derselben erstrecken, einen Satz Absatzteile ' zwischen den Nuten, welche Absatzteile einander schneiden zum Bilden einer schmalen Meisseispitze, wobei jede Nut eine Schneidkante und eine Hinterfläche aufweist und eine zusammengesetzte Form hat, bestehend aus einem geraden Abschnitt, der sich einwärts von der Schneidkante des Schaftes erstreckt und mindestens einen Teil der Schneidkante umfasst, und einem gebogenen Abschnitt mit mindestens; der gemeinten Hinterfläche, welcher gebogene Abschnitt einen im wesentlichen gleichmässigen Krümmungsradius·· hat in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse der Nut steht. 1 Selbst-bohrendesBefestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Abschnitt einen Teil der Schneidkante umfasst. ·* - 10 - ♦ *»

3. Selbnt-hohrendes- Befestigungsmittel'. nach; Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, das«' die geraden Abschnitte der zwei Schneidkanten sich im wesentlichen gemäss- einer gemeinsamen Mittellinie erstrecken. U. Selbst-bohrendes- Befestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass- die Nuten eine grössere Fläche als· ein ganzer Quadrant einnehmen, wobei der gerade. Abschnitt jeder Schneidkante sich in der Nähe einer diametralen, durch beide Nuten verlaufenden Ebene erstreckt.

5. Selbst-bohrendes· Befestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass· der gerade Abschnitt jeder Schneidkante in der Nähe einer diametralen Ebene liegt , aber diese nicht kreuzt.

6. Selbst-bohrendes· Befestigungsmittel nach Anspruch 3, H oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass· der zwischen den zwei Absatzteilen eingeschlossene Winkel 90° ist.

7· Selbst-bohrendes Befestigungsmittel nach Anspruch 3, U oder 5', dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den zwei Absatzteilen eingeschloseene Winkel 1Q5° ist.

8. Selbst-bohrendes- Befestigungsmittel nach Anspruch 3, ^ oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zwei Absatzteile ein Paar im wesentlichen • ebene Flächen aufweist.

9. Selbst-bohrendes Befestigungsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das· Paar ebene Flächen in der Nähe der Meisseispitze einen eingeschlossenen Winkel von 105° aufweisen, während das Paar in der Nähe des o Schaftsdurchmessers einen eingeschlossenen Winkel von 9Q haben.

10, Selbst-bohrendes Befestigungsmittel nach Anspruch 3, U oder 5S dadurch gekennzeichnet, dass· die einander schneidenden Absatzteile je eine konvexe Form haben. * * - 11 -

11. Selbst-bohrendes- Befesiigungsmittel nach Anspruch, 3, b oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass' jede Wut eine span-brechende Wirkung hat.

12. Selbst-bohrendes~ Befestigungsmittel nach Anspruch 11, dadurch, gekenn-zeichnet, dass- das- span~hre.ch.ende Mittel einen untiefen Kanal umfasst, der sich in Längsrichtung und im wesentlichen parallel zu der Achse der Mut erstreckt.

13. Drehbares' Schneidegerät zum in einen Schaft eines Bohrers- Anhringen von Muten, wobei jede Mut wenigstens eine sich in Längsrichtung erstrecken- « ... de, span-brechende Rinne hat, welche Gerät einen Körper, der um eine Zentralachse drehbar i's-t, und eine Anzahl am Umfang angeordneter Zähne hat, wobei das Aussenende jedes' Zahnes mit einer abgerundeten Rippe versehen ist, die eine gebogene Form hat, welcher Schneidezahn aus' dem Schaft der Schraube derart Material entnimmt dass- jede Mut eine zusammen-· gesetzte Form hat, die wenigstens' einem Teil des Schneidegeräts- kom-r-plementär ist. '['k. Drehbares Schneidegerät zum Anspitzen des; Schaftes- einer Bohrs ehr aube, wobei jede Spitze eine halbe Böhrspitze bildet, welches Gerät einen Körper bildet, der um eine Zentralachse drehbar ist -und am Umfang eine Anzahl Schneidezähne aufweist, wobei das Aussenende jedes; Zahnes- konkav ausgebildet ist und das- Material aus dem Schaft der Bohrschraube nehmen kann zur Bildung einer halben konvexen Spitze. *

15. Drehbares Anspit zungs-gerät nach Anspruch 1U, wobei der im wesentlichen konkave Teil des Zahnes- mit dem gleichmässigen Krümmungsradius- gebildet ist.

16. Drehbares Anspitzungsgerät nach Anspruch 1U, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen konkave Teil des Geräts durch zwei' Flächen gebildet wird, die einander zur Bildung eines stumpfen Winkel, der kleiner als 180° ist, schneiden.

17· Drehbares Anspitzungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass- der eingeschlossene stumpfe Winkel 172i° ist.