DE2539365A1

DE2539365A1 - Selbstschneidende schraube mit scharfer spitze zum befestigen von gipsplatten an metallhalterungen

Info

Publication number: DE2539365A1
Application number: DE19752539365
Authority: DE
Inventors: John Bradley Wagner
Original assignee: WAGNER JOHN BRADLEY
Current assignee: R Richter & Co Kg 6100 Darmstadt De GmbH
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1976-04-08
Also published as: JPS5428892B2; US3942405A; DE2539365B2; GB1511856A; DE2539365C3; JPS5135847A

Description

""-¹-«· -*-¹ D- 2 HAMBURG 70, ZIESENISSTR.

TMP W CPIIAVVrD TELEFON 652 96 56

u. 1Γ* Vx. a. aV^llAlLl« JLK TELEGRAMMADRESSE: PATENTIWE

DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _{DATUM 8} .

datum: 8. August 1975

UNSER ZEICHEN: KSch/E PATENTANWÄLTE SCHAEFER, D - 2 HAMBURG 70. ZIESENISSTRASSE 6 IHR ZEICHEN ·

John Bradley Wagner ,

389 Montecillo Court, WALNUT CREEK, California 94595, U.S.A.

Selbstschneidende Schraube mit scharfer Spitze zum Befestigen von Gipsplatten an Metallhalterungen.

Gipsplatten werden an Blechhalterungen des Gebäudes mit Schrauben befestigt, die selbstbohrend und das Gewinde selbstschneidend ausgebildet sind. Handelsüblich werden die Schrauben mit elektrisch angetriebenen Schraubpistolen bei Drehzahlen von etwa 2500 Umdrehungen pro Minute eingesetzt. Die Schraubenspitze dringt schnell durch die weiche Gipsplatte sowie die außenliegenden Papierschichten auf beiden Seiten der Platte. Wenn die Spitze der Schraube jedoch die äußere Fläche der Metallhalterung erreicht, ist es notwendig, daß die Schraube die Metallhalterung in der kürzest möglichen Zeit und ohne Verzögerung durchdringt. Wenn die Schraube zögert, d. h., wenn die Schraubpistole die Schraube ohne Vorwärtsbewegung oder mit nur geringer Vorwärts-

609315/0360

COMMERZBANK HAMBURG 22/58226 (BLZ 200 400 00) · POSTSCHECKAMT HAMBURG 225058-20

bewegung schnell weiterdreht, reißen die Windungen der Schraube die Windungen in der Gipsplatte ab, und die Schraube arbeitet als Schneckenförderer und bringt den weichen Gips aus der Gipsplatte an die Oberfläche. Außerdem reißen die Schraubenwindungen die Papieroberfläche der Gipsplatte ein, so daß die zackigen Ränder des Papiers unter dem Rand des Schraubenkopfes hervorstehen. Die Papierränder, die als Fransen bezeichnet werden, müssen von Hand von der Gipsplattenwand entfernt werden, so daß die dünne Putzschicht über die Schraubenköpfe aufgebracht werden kann, die zur Erzielung einer ebenen Wandfläche notwendig ist.

Viele Versuche zur Lösung des "Spitzen"-Problemes wurden unternommen. Einige Schraubenhersteller haben besondere Meißelspitzen patentiert, wie beispielsweise gemäß US-PS 3 207 023.

Einige Hersteller haben versucht, eine scharfe Spitze dadurch auszubilden, daß sie acht Windungen pro Zoll (3,15 Windungen pro Zentimeter) vorsehen, so daß genügend Material an dem spitzen Ende der Schraube vorhanden ist, um einen genügend scharfen Kegelteil ohne Windungen an der Spitze auszubilden.

Bei einer acht Windungen pro Zoll-Schraube zum Befestigen an Metallblech besteht jedoch das Problem, daß die Gewindesteigung

609815/0360

bzw. der- Abstand zwischen den Windungen größer ist als die Dicke des Metalles, und daher die Windungen keine ausreichende Haltekraft im Metall aufbringen.

Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht in einer Schraube mit einem konisch zulaufenden Spitzenbereich mit nur acht Windungen pro Zoll und einem Körperbereich mit sechzehn Windungen pro Zoll. Alle Windungen auf dem Körperteil haben denselben geringsten Durchmesser und denselben größten Durchmesser sowie dieselbe Steigung. Außerdem ist die Schraube so ausgebildet, daß die Windungen ineinander verlaufen.

Die vordere Spitze des abgeschrägten Teiles der Schraube bildet eine sehr scharfe konische Spitze aus, die schnell ein Metallblech von etwa 0,5 mm oder dünner durchdringt. Die erste Windung, die auf der konischen Spitze beginnt, wächst in Durchmesser und Windungshöhe von einem Endpunkt, an dem die Windung denselben Durchmesser besitzt wie der konische Schraubenteil, allmählich an. Bei dem allmählich anwachsenden Durchmesser einer einzelnen Windung und der Windungshöhe einer einzelnen

es
Windung ist'für die Schraube leichter, in die Seitenwand der von der konischen Spitze gebildeten öffnung einzuschneiden und das Gewinde im Metall auszubilden.

609815/0360

Nachdem die erste Windung eine Gewinderille im Metall ausgebildet hat, bildet eine zweite Windung, die im Durchmesser von einem Anfangspunkt, in dem die Windung denselben Durchmesser wie der Schaft bzw. der konische Teil der Schraube
aufweist, eine zweite Gewinderille in der Gipsplatte und
dem Metall aus.

Da beide Windungen im Schaftteil die gleiche Steigung aufweisen, z. B. acht Windungen pro Zoll, ist die Geschwindigkeit sehr hoch.

Da schließlich die zweite Windung zwischen bzw. innerhalb der ersten Windung verläuft, ergeben sich als Resultat sechzehn Windungen pro Zoll, woraus eine gute Haltekraft in dem dünnen Metallblech resultiert.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Schraube,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schraubenkopf gemäß Fig. 1,

609815/0360

*■* j ■*■

Fig. 3 eine Seitenansicht der Schraube gemäß Fig. 1 und 2 beim Eintritt in eine Gipsplatte und eine Metallhalte rung,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Schraube,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Schraube gemäß Fig. 4, jedoch um 180° gedreht und

Fig. 6 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Schraube.

Die Schraube 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 ist ein scharf spitziges, selbstbohrendes und selbst das Gewinde schneidendes Befestigungselement, das vor allem verwendet wird zum Befestigen von Gipsplatten A mit einer äußeren Papierschicht B und einer inneren Papierschicht C an einer Fläche D einer Metal IbIechhalterung E.

Die Schraube besteht im wesentlichen aus einem Schaft 2 mit einem Körperteil 3 mit gleichmäßigem Durchmesser 4 und einem Kopf 6 am oberen Ende sowie einem zugespitzten Abschnitt 7,

609815/0360

der an seinem Ende in einer scharfen Spitze 8 endet. Eine erste Windung 9 ist im Körperteil ausgebildet und setzt sich in dem schrägen Abschnitt mit Windungen 9a und 9b fort. Sie hat eine gleichförmige Steigungshöhe 10 und verläuft vom Kopfende über den Körperteil, bis sie in der Nähe der Spitze in einem Endpunkt 11 endet. Die erste Windung hat einen gleichmäßigen größten Durchmesser 12 im Körperteil und nimmt im Durchmesser und in der Windungshöhe im schrägen Teil allmählich ab und endet in der Nähe der Spitze der Schraube, wie dies mit den Windungen 9a und 9b dargestellt ist.

Eine zweite Windung 13 ist zwischen den ersten Windungen angeordnet und hat eine gleichmäßige Steigungshöhe 14, die im wesentlichen derjenigen der ersten Windung entspricht. Sie erstreckt sich vom Kopfende über den Körperteil und endet in dem schrägen Abschnitt kurz vor dem Endpunkt der ersten Windung. Die zweite Windung hat einen größten Durchmesser 16, der im wesentlichen demjenigen der ersten Windung entspricht und nimmt in ihrem Durchmesser und der Windungshöhe in der Nähe des schrägen Endes ab, wie dies mit dem Windungsteil 13a dargestellt ist, bis sie im Endpunkt 17 im schrägen Abschnitt ausläuft.

Die zweite Windung endet in einem Abstand von einer halben oder

609815/0360

einer eineinhalbfachen Steigungshöhe vor dem Endpunkt der ersten Windung, Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, liegt der Endpunkt 17 der zweiten Windung in einem Abstand von der eineinhalbfachen Steigungshöhe vom Endpunkt 11 der ersten Windung entfernt. Die zweite Windung beginnt kurz nach der ersten Windung, um zu erreichen, daß die Schraube in die dünne Metallhalterung eindringt und weiter in die Halterung hinein vorwärts läuft, ohne daß eine Verzögerung eintritt.

Der abgeschrägte Teil der Schraube endet in einer Spitze 8 und ist im wesentlichen konisch ausgeformt. Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist der konische Endabschnitt 19 frei von Windungen und bildet eine scharfe Spitze zum Durchdringen des Metalles. In einem Beispiel liegt der Abstand 19 zwischen 0 und 0,75 mm. Wenn es der Herstellungsvorgang zuläßt, sollte der Schraubenwinkel der Windung sich am Ende ändern und mehr parallel zur Achse der Schraube liegen, so daß die Windung beim anfänglichen Einschneiden» des Metalles helfen kann. Der Schraubenwinkel liegt zwischen 25 und 45° gegenüber der Ebene senkrecht zur Schraube.

Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, endet die zweite Windung an dem Punkt 17, der am Übergang des Körperteiles in den schrägen Teil liegt. Diese Stelle folgert logisch vom Gesichtspunkt des

609815/0360

Herstellers, da dort Material verfügbar ist, um die zweite Windung auszubilden. Vorzugsweise sollte die zweite Windung in der Nähe des Spitzenendes beginnen, damit sie das Metallblech ergreifen kann und ohne Verzögerung die Vorwärtsbewegung der Schraube weiterführen kann. In einigen Fällen könnte es jedoch zugelassen werden, die zweite Windung im Körperteil der Schraube oberhalb oder in der Nähe des Oberganges zwischen dem schrägen T-eil und dem Körperteil enden zu lassen. Diese Anordnung der Windung ist etwas ungünstiger, da die Schraube im Körperteil ihren größten geringsten Durchmesser hat und die zweite Windung dort nicht so einfach beginnen kann.

Die erfindungsgemäßen Schraubenwindungen sind auf ihrer gesamten Länge von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt. Je perfekter die Windungen dreieckig und mit scharfer Kante ausgebildet sein können, desto besser ist ihre Fähigkeit, in das Metall einzuschneiden und sich leicht zu drehen, wenn die Rillen im Metall ausgebildet sind. Schraubenwindungen, die am Scheitel der dreieckigen Windung eine doppelte Spitze aufweisen und die in ihrer Dicke am Scheitel schwanken, verursachen eine ungleichmäßige Rillenbildung im Metall und weisen nicht die Haltekräfte von Windungen auf, die im Querschnitt gleichmäßig dreieckig sind.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Schraube 25 gemäß einer anderen

609815/0360

Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Die Schraube 25 besteht im wesentlichen aus einem Schaft 26 mit einem Körperteil 27, der einen gleichmäßigen geringsten Durchmesser 28 sowie einen Kopf 29 an seinem Kopfende und einen abgeschrägten Abschnitt 31 aufweist, welcher an seinem Spitzenende in einer scharfen Spitze 32 ausläuft. Die erste Windung 33 ist im Körperteil ausgebildet und läuft in den abgeschrägten Teil hinein, wie dies mit den Windungen 33a und 33b angedeutet ist. Sie hat eine gleichmäßige Steigung 36 und erstreckt sich vom Kopf über den Körperteil bis zur Spitze 32, wo sie endet. Die erste Windung 33 hat einen gleichmäßigen größten Durchmesser 37 im Körperteil und nimmt in ihrem Durchmesser im schrägen Abschnitt langsam ab, wie dies an Hand der Windungen 33a und 33b dargestellt ist.

Eine zweite Windung 31 ist zwischen der ersten Windung angeordnet. Sie besitzt eine gleichmäßige Steigung 42, die im wesentlichen gleich der der ersten Windung ist. Sie erstreckt sich über den Körperteil und endet im schrägen Abschnitt kurz vor dem Endpunkt der ersten Windung. Die zweite Windung hat einen gleichmäßigen größten Durchmesser 43," der im wesentlichen dem der ersten Windung entspricht, und nimmt in der Nähe des schrägen Endes in ihrem Durchmesser allmählich ab, bis die

609815/0360

— IU-

Windung 41a im Endpunkt 44 in den schrägen Abschnitt übergeht.

Die zweite Windung endet in etwa dem Eineinhalbfachen des Windungsabstandes vor dem Endpunkt der ersten Windung. Die zweite Windung endet kurz hinter der ersten Windung, damit sichergestellt ist, daß die Schraube in die dünne Metallbefestigung eindringt und ohne Zögern in dieser weiter vordringt. Wie in Fig. 5 dargestellt, sollte sich der Schraubenwinkel am Ende ändern, so daß er etwa parallel zur Achse der Schraube liegt, wodurch erreicht werden soll, daß die Windung beim Einschneiden in das Metall unterstützend wirkt. Der Schraubenwinkel liegt zwischen 25 und 45° gegenüber einer Ebene senkrecht zur Schraubenachse.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, endet die mit 41a bezeichnete Windung am Punkt 44 im schrägen Abschnitt zwischen den Windungen 33b und 33a der ersten Windung. Die zweite Windung endet in der Nähe der Spitze, so daß sie das Metallblech ergreifen kann und die Vorwärtsbewegung der Schraube ohne Unterstützung fortführen kann.

Die erfindungsgemäßen Schraubenwindungen haben einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf ihrer gesamten Länge.

609815/0360

Je besser die Windungen dreieckig und scharfkantig ausgebildet sein können, desto besser können sie in das Metall einschneiden und sich frei in den im Metall ausgebildeten Rillen drehen.

In Fig. 6 ist eine Schraube 46 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Schraube besteht im wesentlichen aus einem Schaft 52 mit einem Körperteil 53, der einen gleichmäßigen kleinsten Durchmesser 54 sowie einen Kopf 56 an seinem Kopfende und einen schrägen Abschnitt 57 aufweist, welcher am Spitzenende in einer scharfen Spitze 58 ausläuft. Die erste Windung 59 ist im Körperteil ausgebildet und setzt sich in den schrägen Abschnitt fort, wie dies mit den Windungen 59 und 59b dargestellt ist. Die Windung hat eine gleichmäßige Steigung 60 vom Kopf bis über den Körperteil und endet in der Nähe der Spitze 58 in einem Endpunkt 61. Die erste Windung hat einen gleichmäßigen größten Durchmesser 42 im Körperteil und nimmt im schrägen Abschnitt in ihrem Durchmesser ab, wie dies an Hand der Windungen 59a und 59b dargestellt ist.

Eine zweite Windung 63 ist zwischen den Windungen der ersten Windung angeordnet und hat eine gleichmäßige Steigung 64, die im wesentlichen der Steigung der ersten Windung vom Kopf bis

609815/0360

über den Körperteil entspricht. Sie endet im Körperteil kurz vor dem konisch abgeschrägten Abschnitt. Der Endpunkt sollte im Abstand von weniger als einer Steigungshöhe vom Obergang des Körperteiles in den schrägen Teil liegen, so daß die zweite Windung leicht in. das Metall eingreifen kann.

Der schräge Abschnitt der Schraube endet in einer Spitze 58 und ist im wesentlichen konisch ausgebildet. Wie die Zeichnungen zeigen, ist der Abschnitt 69 frei oder praktisch frei von Windungen und bildet eine scharfe Spitze zum Durchdringen des Metalles.

In einem Beispiel ist eine erfindungsgemäße Schraube aus einem Nr. 6-Draht einer Länge zwischen etwa 25 und 41 mm gewalzt. Das Material kann ein*Stahl gemäß SAE-Norm 1018 sein, der einsatzgehärtet und oberflächenphosphatiert ist. Der Kopf sollte einen Durchmesser von etwa 9,0 bis 8,4 mm aufweisen. Der größte Durchmesser sollte, etwa 3,91 bis 3,73 mm betragen und der kleinste Durchmesser etwa 2,80 bis 2,44 mm. Der Schraubenwinkel beider Windungen beträgt etwa 18 .

Der abgeschrägte Spitzenabschnitt hat einen Winkel 81 (siehe Fig. 1) von etwa 30° und g.ne Länge von etwa 6,1 mm. Beide Windungen sollten im wesentlichen 8 Windungen pro Zoll aufweisen.

609815/03 6 0

Der dreieckige Querschnitt der Windungen sollte einen eingeschlossenen Winkel von 60° oder weniger aufweisen.

Die Schrauben werden z. B. von einem Magneten oder einer anderen mechanischen Vorrichtung am Ende der Schraubpistole gehalten. Der Bedienungsmann setzt die Schraube ein, indem er die Schraubpistole einschaltet, die mit etwa 4000 bis 4500 Umdrehungen pro Minute läuft. Er drückt die Schraube in die Gipsplatte. Wenn die Schraube sich in das Metall gebohrt hat und sich in den Befestiger und die Gipsplatte gezogen hat, bis der Kopf etwas unter die Oberfläche der Gipsplatte eingedrungen ist, stoppt die Schraubpistole automatisch.

-PATENTANSPRÜCHE-

609815/0360

Claims

I1.JSeIbstbohrende und selbstschneidende Gipsplattenschraube mit scharfer Spitze, gekennzeichnet durch:

einen Schaft mit einem Körperteil von gleichmäßigem kleinstem Durchmesser und mit einem Kopf am Kopfende und einem konisch schrägen, in einer scharfen Spitze endenden Abschnitt am Spitzenendej

eine erste, auf dem Körperteil und dem schrägen Abschnitt ausgebildete Windung, die sich mit gleichmäßiger Steigung vom Kopfende über den Körperteil erstreckt und in der Nähe des Spitzenendes endet,

wobei die erste Windung einen gleichförmigen größten Durchmesser im Körperteil und einen allmählich abnehmenden Durchmesser und eine abnehmende Windungshöhe im sich verjüngenden Teil aufweist, bis die Windung im wesentlichen vollständig verschwindet,

eine zweite zwischen den ersten Windungen angeordnete Windung,

609815/0360

COMMERZBANK HAMBURG 22/58226 (BLZ 200 400 00) POSTSCHECKAMT HAMBURG 225058-208

die von der ersten Windung im Abstand und mit gleichmäßiger, im wesentlichen der Steigung der ersten Windung entsprechender Steigung angeordnet ist und sich vom Kopfende über den Körperteil erstreckt und in der Nähe des Oberganges des Körperteiles in den sich verjüngenden Abschnitt kurz vor dem Endpunkt der ersten Windung endet,

wobei die zweite Windung einen gleichmäßigen, im wesentlichen dem der ersten Windung entsprechenden größten Durchmesser aufweist und im Durchmesser und der Windungshöhe in der Nähe des schrägen Endes allmählich abnimmt, bis sie im wesentlichen vollständig in ihrem Endpunkt verschwindet,

wobei der schräge konische Abschnitt derart ausgebildet ist, daß er einen Winkel unter etwa 30° ausbildet und eine Länge von mehr als etwa dem 1,5-fachen der Steigungshöhe der Windung aufweist,

und wobei die im schrägen Abschnitt angeordneten Teile der ersten und zweiten Windung in ihrer von der schrägen Fläche der Schraube bis zur Windungsoberkante gemessenen Höhe in Abhängigkeit vom Abstand zur Schraubenspitze allmählich abnehmen, bis die Windungen mit einer sehr geringen Windungshöhe in den schrägen Schraubenabschnitt übergehen.

609815/0360

. ₁₆ . 253936B
2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Windung im schrägen Schraubenabschnitt unmittelbar in der Nähe des Oberganges des schrägen Abschnittes in den Schaft endet.
3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Windung im wesentlichen im Abstand des Halbfachen einer Steigungshöhe vor dem Endpunkt der ersten Windung endet.
4. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Windung im wesentlichen im Abstand des Eineinhalbfachen einer Steigungshöhe vor dem Endpunkt der ersten Windung endet.
5. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schräge Schraubenabschnitt in einem spitzen Teil von im wesentlichen konischer Form endet und daß der schräge Abschnitt weniger als 1,5 Windungen der ersten Windung trägt.
6. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schräge Abschnitt der Schraube mit einem Spitzenabschnitt endet, der im wesentlichen konisch ausgeformt und frei von Windungen ist.

609815/0360
7. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Windung in einem Punkt endet, der am Obergang des Körperteiles in den schrägen Abschnitt liegt.
8. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Windung in einem Punkt auf dem Schaft endet, der innerhalb des Abstandes einer Steigungshöhe der ersten Windung vom Obergang des Schaftes in den konischen Abschnitt liegt.
9. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Windung von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt über ihre gesamte Länge sind.
10. Schraube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens den letzten 90° Schraubenwinkel der zweiten Windung am Spitzenende der Schraube der größte Durchmesser der zweiten Windung von dem größten Durchmesser der ersten Windung übertroffen wird.
11. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichriet, daß die am Spitzenende der Schraube, auf dem schrägen Abschnitt der Schraube gelegenen Teile der ersten Windung in ihrer Windungshöhe allmählich von der schrägen Schraubenfläche zur Oberkante der Windung in Abhängigkeit vom Abstand zur Spitze ab-

8098-15/0380

nehmen, bis die Windung mit der Spitze bei im wesentlichen sehr geringer Windungshöhe verschmilzt, und daß der Schraubenwinkel der ersten Windung in Abhängigkeit vom Abstand zum Endpunkt anwächst, wenn diese Windung sich ihrem Endpunkt nähert, während die Steigungshöhe konstant bleibt, wodurch ein extrem scharfes Profil mit minimaler Windungstiefe und mit einer Form gebildet wird, die dazu dient, in den Metallbefestiger einzuschneiden und leicht und schnell eine Windungsrille in dem Metall auszubilden.

609815/0360

-'S

Lee rseite