DE4445812A1 - Procedure for setting a screw - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Setzen einer selbstbohrenden oder selbstlochformenden so wie gewindeformenden oder -schneidenden Schraube, welche einen Bohrteil oder einen lochformen den Endabschnitt und einen Schaft mit einem selbstformenden bzw. selbstschneidenden Gewinde aufweist.The invention relates to a method for setting a self-drilling or self-hole-forming such as thread-forming or tapping screw, which form a drilling part or a hole the end section and a shaft with a self-tapping or self-tapping thread having.
Beim Setzen von Schrauben wurde bisher immer nur darauf geachtet, daß der Bohrvorgang beendet ist, bevor der Gewindeformvorgang einsetzt, da die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Ge windesteigung wesentlich größer ist als der übliche Bohrvorschub. Bei einem Bohrvorgang ist eine entsprechende axiale Kraft und auch ein entsprechendes Drehmoment aufzubringen, wogegen dann nach dem Eingreifen des ersten Gewindeganges praktisch nur noch ein entsprechendes Drehmo ment aufgebracht werden muß.So far, when screwing, only care has been taken to ensure that the drilling process ends is before the thread forming process starts, since the feed speed corresponds to the Ge wind slope is much greater than the usual drilling feed. When drilling, there is a to apply appropriate axial force and torque, while then after engaging the first thread, practically only a corresponding torque ment must be applied.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Setzen von Schrau ben vorzuschlagen, welches eine wesentlich kürzere Setzzeit mit sich bringt und trotzdem ein opti males Einformen und einen optimalen Paßsitz im Gewinde gewährleistet.The object of the present invention is now a method for setting screws ben to propose, which brings a significantly shorter setting time and still an opti male molding and an optimal fit in the thread guaranteed.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß beim Bohr- bzw. Lochformvorgang durch die Schraube eine in axialer Richtung wirkende Schlageinwirkung zugeschaltet ist bzw. wird, und daß beim an schließenden Gewindeform- oder -schneidvorgang die Schlageinwirkung in ihrer Stärke vermindert oder ganz ausgeschaltet ist bzw. wird.According to the invention, this is achieved by the screw during the drilling or hole-forming process an impact acting in the axial direction is switched on and that at closing thread forming or cutting process reduces the impact of the impact or is completely switched off.
Ob nun ein Bohrteil mit spanabhebender Wirkung oder ein lochformender Endabschnitt mit spanloser Herstellung eines Loches an der Schraube vorgesehen ist, wirkt sich in gleicher Weise positiv aus, da eine axiale Schlageinwirkung zugeschaltet ist bzw. wird. Die Bohrzeit bzw. die Zeit für die For mung des Loches wird wesentlich verkürzt, und zwar sowohl bei dünnen als auch bei entsprechend dickeren Werkstücken.Whether a drilling part with a cutting effect or a hole-forming end section with non-cutting Production of a hole on the screw is provided, has a positive effect in the same way, because an axial impact is or will be activated. The drilling time or the time for the For Mung the hole is significantly shortened, both with thin and accordingly thicker workpieces.
An sich ist es bei der Herstellung von Bohrlöchern in Beton bekannt, daß der Bohrer neben einem Drehantrieb eine axiale Schlageinwirkung erhält, doch ist eine Schlageinwirkung beim Bohren bzw. Lochformen durch eine Schraube von der Fachwelt bisher offensichtlich als nicht durchführbar ange sehen und deshalb auch nie in Erwägung gezogen worden.As such, it is known in the manufacture of boreholes in concrete that the drill next to one Rotary drive receives an axial impact, but is impact when drilling or Hole shapes by a screw have apparently previously been considered impossible by experts see and therefore never been considered.
Dies vermutlich auch deshalb, weil es beim nachfolgenden Gewindeform- oder -schneidvorgang völ lig unerwünscht wäre, eine axiale Schlageinwirkung mit entsprechender Intensität zu haben, da das Gewinde in einem solchen Falle in axialer Richtung entsprechend aufgeweitet würde. Von einem Festsitz bzw. einer guten Gewindepaßform zwischen der Schraube und dem Werkstück könnte dann nicht mehr gesprochen werden.This is probably also because there is a lot in the subsequent thread forming or cutting process lig would be undesirable to have an axial impact with appropriate intensity, since the In such a case, the thread would be correspondingly widened in the axial direction. Of a A tight fit or a good thread fit between the screw and the workpiece could then can no longer be spoken.
Daher ist es gerade das Verdienst der vorliegenden Erfindung, die zwei Verfahrensschritte, nämlich die axiale Schlageinwirkung beim Bohr- bzw. Lochformvorgang und einen folgenden Gewindeform- oder -schneidvorgang ohne bzw. mit verringerter axialer Schlageinwirkung zu kombinieren. Es ist als besonderer Fortschritt im Bereich des Setzens von Schrauben anzusehen, daß bei einem einzigen Setzvorgang unterschiedliche aufeinander folgende Verfahrensschritte angewendet werden.Therefore, it is precisely the merit of the present invention that the two process steps, namely the axial impact during drilling or hole forming and a subsequent thread forming or - Combine the cutting process without or with reduced axial impact. It is as particular progress in the field of screw setting can be seen that in a single Different successive process steps can be applied.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es sogar ermöglicht worden, ohne den Drehantrieb, also nur mit einer Schlageinwirkung, ein Loch zu formen.The method according to the invention has even made it possible without the rotary drive, ie only with a blow to form a hole.
Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, daß einem Drehantrieb für die Schraube (1) beim Bohr- bzw. Lochformvorgang die in axialer Richtung wirkende Schlageinwirkung (6) zugeschaltet wird. Durch Drehantrieb und überlagerte Schlageinwirkung kann der Bohr- bzw. Lochformvorgang noch verbessert werden.In the context of the invention, however, it is also possible for a rotary drive for the screw ( 1 ) to be connected to the impact action ( 6 ) acting in the axial direction during the drilling or hole-forming process. The drilling or hole forming process can be improved even further by means of a rotary drive and superimposed impact.
In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, daß die Verminderung der Stärke der Schlageinwirkung bzw. deren Ausschaltung unmittelbar nach dem gänzlichen Durchdringen eines Bohrteiles oder eines lochformenden Endabschnittes der Schraube und noch vor einem Eingriff des ersten Gewindeganges in die Bohrung bzw. das Loch erfolgt. Je exakter und rechtzeitiger die Um schaltung bzw. das Ausschalten erfolgen kann, umso exakter ist der Sitz der dann schlußendlich eingedrehten Schraube, da nicht nur eine optimale Bohrung bzw. ein optimales Loch hergestellt wor den ist, sondern auch ein besonders guter gegenseitiger Gewindeeingriff zwischen dem Werkstück und dem mit dem Gewinde versehenen Schaft.In this context, it is particularly advantageous that the reduction in the strength of the Impact or their switching off immediately after the complete penetration of a Drilled part or a hole-forming end portion of the screw and before engagement of the first thread in the hole or hole. The more precise and timely the order switching or switching off can take place, the more precise the seat is then in the end screwed-in screw, since not only an optimal hole or hole was made that is, but also a particularly good mutual thread engagement between the workpiece and the threaded shaft.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Umschaltung von ei ner axialen Schlageinwirkung auf eine in der Stärke verminderte axiale Schlageinwirkung bzw. die Ausschaltung der Schlageinwirkung von einer axialen Entlastung unmittelbar nach Beendigung des Bohrvorganges bzw. des Lochformvorganges ausgelöst wird. Eine plötzliche axiale Entlastung ist z. B. dann gegeben, wenn der Bohrteil bzw. der lochformende Endabschnitt die Bohrung bzw. das Loch fertig hergestellt hat, so daß eine unmittelbare und plötzliche axiale Entlastung eben durch die Beendigung des Bohrvorganges entsteht. Diese axiale Entlastung - ob sie nun plötzlich oder langsa mer eintritt - kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren als mechanisches Signal oder aber als Auslöser für elektrische Signale herangezogen werden, um die axiale Schlageinwirkung zu vermin dern oder gänzlich auszuschalten.In a variant of the method according to the invention it is provided that the switchover from egg ner axial impact on a reduced axial impact or the strength Elimination of the impact of an axial relief immediately after the end of Drilling process or the hole forming process is triggered. There is a sudden axial relief e.g. B. given when the drilling part or the hole-forming end portion of the hole or Has finished hole, so that an immediate and sudden axial relief just by the The drilling process ends. This axial relief - whether suddenly or slowly mer occurs - can according to the inventive method as a mechanical signal or as Triggers for electrical signals can be used to reduce the axial impact switch off or completely.
Gemäß einer weiteren Variante wird vorgeschlagen, daß die Umschaltung von einer axialen Schlag einwirkung auf eine in ihrer Stärke verminderte axiale Schlageinwirkung bzw. die Ausschaltung der Schlageinwirkung von einem voreinstellbaren Tiefenanschlag auslösbar ist. Diese Variante des erfin dungsgemäßen Verfahrens ist auch in einfacher konstruktiver Gestaltung nachvollziehbar, da eine axiale Schlageinwirkung beispielsweise bei Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmern nur dann vor handen ist, wenn ein entsprechend axialer Gegendruck aufgebracht wird. Wenn dann nach dem Auftreffen eines entsprechenden Tiefenanschlages dieser Gegendruck von der Schraube her weg fällt, erfolgt die erfindungsgemäß vorgesehene Umschaltung bzw. Ausschaltung.According to a further variant, it is proposed that the switchover from an axial stroke action on a reduced axial impact or the switching off of the Impact can be triggered by a pre-adjustable depth stop. This variant of the invent The inventive method is also understandable in a simple constructive design, since a Axial impact only, for example, in impact drills or rotary hammers is available if a corresponding axial back pressure is applied. If after that Impact of a corresponding depth stop this back pressure away from the screw falls, the switchover or switch-off provided according to the invention takes place.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der nachstehenden Beschreibung noch näher erläutert, wo bei dies anhand einer in ein Werkstück zu setzenden Schraube erfolgt. Es zeigen:The method according to the invention is explained in more detail in the description below, where this is done using a screw to be placed in a workpiece. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Schraube, welche gerade auf ein Werkstück aufgesetzt ist; Figure 1 is a side view of the screw, which is just placed on a workpiece.
Fig. 2 diese Schraube nach dem Formen eines Loches und unmittelbar vor Beginn des Gewinde schneid- bzw. -formvorganges; Figure 2 shows this screw after forming a hole and immediately before the beginning of the thread cutting or forming process.
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch das Werkstück und die Schraube, wobei im besonderen der gegenseitige Gewindeeingriff ersichtlich ist. Fig. 3 is an enlarged section through the workpiece and the screw, in particular the mutual thread engagement can be seen.
Die hier gezeigte loch- und gewindeformende Schraube 1 ist mit einem zu einer Spitze oder zu einer spitzenähnlichen Form auslaufenden, spanlos lochformenden Endabschnitt 2 versehen. Ferner sind ein mit einem Gewinde 3 versehener Schaftabschnitt 4 und ein Angriffsabschnitt 5 zum An- oder Einsetzen eines Werkzeuges vorhanden.The hole-forming and thread-forming screw 1 shown here is provided with a non-cutting hole-forming end section 2 which runs to a tip or a tip-like shape. Furthermore, there is a shaft section 4 provided with a thread 3 and an engagement section 5 for attaching or inserting a tool.
Bei der Darstellung ist von einer Schraube 1 ausgegangen worden, welche selbstlochformend sowie selbstgewindeformend ausgeführt ist. Es sind hier also ein spanlos lochformender Endabschnitt 2 und ein entsprechendes Gewinde 3 vorhanden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber bei allen auf andere Weise selbstlochformend bzw. gewindeformend ausgeführten Schrauben anwendbar und zudem können auf diese Art auch Schrauben gesetzt werden, welche selbstbohrend und selbstge windeschneidend ausgeführt sind. Ob nun beim Bohrvorgang bzw. beim Lochformvorgang oder beim Gewindeformen oder -schneiden spanlos oder spanabhebend gearbeitet wird, ist für das vorlie gende Verfahren nicht von wesentlicher Bedeutung. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß das erfin dungsgemäße Verfahren auch bei spanend selbstbohrenden Schrauben mit besonderem Erfolg ein gesetzt werden kann. Dabei ist es gleichgültig, ob eine durch Umformung hergestellte Bohrspitze oder ein entsprechendes Bohrplättchen am freien Ende der Schraube vorhanden ist. Gezeigt hat sich ebenfalls, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und gerade auch mit einem spanlos lochfor menden Endabschnitt Schrauben gesetzt werden können, welche aus durchgehend rostfreiem Mate rial gefertigt sind. In der Regel wird ja immer versucht, bei einer zumindest teilweise rostfreien Aus führung von Schrauben mindestens die Bohrspitze aus einem härtbaren Material zu fertigen, um die entsprechende Bohrleistung aufbringen zu können. Es waren daher stets teure Schweißlösungen für Schrauben notwendig.In the illustration, a screw 1 was assumed, which is self-tapping and self-tapping. There is therefore a non-cutting hole-forming end section 2 and a corresponding thread 3 . The method according to the invention can, however, be used with all other self-hole-forming or thread-forming screws and, in this way, screws can also be set which are self-drilling and self-tapping. Whether cutting or machining is carried out during the drilling process or the hole forming process or during thread forming or cutting is not essential for the process in hand. Experiments have shown that the method according to the invention can be used with particular success even with self-tapping screws. It is irrelevant whether there is a drill tip made by forming or a corresponding drill bit at the free end of the screw. It has also been shown that with the method according to the invention and especially with a non-cutting hole-forming end section, screws can be set which are made of non-rusting material. As a rule, attempts are always made to manufacture at least the drill tip from a hardenable material in the case of an at least partially rust-free execution of screws in order to be able to apply the corresponding drilling performance. Therefore, expensive welding solutions for screws were always necessary.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens sind also selbst Schrauben mit einem lochfor menden Endabschnitt 2 oder mit anderen konstruktiven Ausgestaltungen einsetzbar, wobei die Schrauben durch und durch aus einem rostfreien Material bestehen können.By using the method according to the invention, even screws with a hole-forming end section 2 or with other structural configurations can be used, the screws being able to consist of a rustproof material.
Das erfindungsgemäße Verfahren liegt demnach darin, daß dem Drehantrieb für die Schraube 1 beim Lochformvorgang eine in axialer Richtung 6 wirkende Schlageinwirkung zugeschaltet wird. Die Schraube wird neben der Drehbewegung 7 auch mit der axialen Schlageinwirkung 6 beaufschlagt. Es kann somit in gegenüber bisher wesentlich verkürzter Arbeitszeit ein entsprechendes Loch 8 im Werkstück 9 geformt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es aber durchaus möglich, den Loch formvorgang allein durch die axiale Schlageinwirkung durchzuführen. Ein Drehantrieb würde dann nach dem Lochformen zum Formen des Gewindes zugeschaltet.The method according to the invention therefore lies in the fact that the rotary drive for the screw 1 is activated by an impact action acting in the axial direction 6 during the hole-forming process. In addition to the rotary movement 7 , the screw is also subjected to the axial impact 6 . In this way, a corresponding hole 8 can be formed in the workpiece 9 in a work time which has been considerably shortened up to now. Within the scope of the invention, however, it is entirely possible to carry out the hole shaping process solely by the axial impact. A rotary drive would then be switched on after the hole forming to form the thread.
Sobald das Loch 8 fertiggestellt ist, wie auch der Fig. 2 entnommen werden kann, wird nach dem weiteren Verfahrensschritt die Schlageinwirkung ausgeschaltet, so daß also nur noch der Drehan trieb 7 wirksam ist. Für das Einformen des Gewindes 3 in das Loch 8 im Werkstück 9 bedeutet dies die beste Variante, denn dadurch entstehen keine axialen Schlag- bzw. Rüttelbewegungen. Das in die Lochwandung geformte Gewinde liegt somit exakt passend an der Oberfläche des Gewindes 3 des Schaftes 4 an.As soon as the hole 8 is completed, as can also be seen in FIG. 2, the impact is switched off after the further process step, so that only the rotary drive 7 is effective. For the molding of the thread 3 into the hole 8 in the workpiece 9 , this means the best variant, since this does not result in any axial impact or shaking movements. The thread formed in the hole wall thus fits exactly on the surface of the thread 3 of the shaft 4 .
In der Regel bzw. bei praktisch allen Ausführungen und Einsatzmöglichkeiten wird es beim an schließenden Gewindeform- oder -schneidvorgang zu einem Ausschalten der Schlageinwirkung kom men. In ganz speziellen Einsatzbereichen wäre es jedoch möglich, daß auch beim nachfolgenden Ge windeformvorgang bzw. Gewindeschneidvorgang eine geringe, also in ihrer Stärke gegenüber dem Bohrvorgang wesentlich verminderte Schlageinwirkung sinnvoll wäre. Dies wird jedoch bei einem konkreten Einzelfall entsprechend gelöst. Eine zusätzlich positive Wirkung ergibt sich durch die axial wirkende Schlageinwirkung, weil bei einem entsprechenden axialen Schlag sowohl beim Formen als auch beim Bohren eines Loches gerade bei dünneren Werkstücken 9 die Lochwandung zusätzlich nach unten verformt wird, so daß sich im Bereich des Loches 8 eine Art Bund 10 ergibt. Dadurch entstehen selbst bei relativ dünnen Werkstücken 9 entsprechend große axiale Bereiche, in welchen das Gewinde 3 des Gewindeschaftes 4 der Schraube 1 eingreifen kann.As a rule, or with practically all designs and possible uses, the impact of the impact will be switched off when the thread forming or cutting process follows. In very special areas of application, however, it would be possible that even in the subsequent thread-forming process or thread-cutting process, a small impact force, which would be significantly reduced in strength compared to the drilling process, would make sense. However, this is solved accordingly in a specific individual case. An additional positive effect results from the axially acting impact, because with a corresponding axial impact both when shaping and drilling a hole, especially in the case of thinner workpieces 9, the hole wall is additionally deformed downward, so that a kind in the area of the hole 8 Bund 10 results. This produces correspondingly large axial areas, even in the case of relatively thin workpieces 9 , in which the thread 3 of the threaded shaft 4 of the screw 1 can engage.
Im Rahmen der Erfindung ist es durchaus möglich, zusätzlich zu der axial wirkenden Schlageinwir kung eine in Drehrichtung wirkende Schlageinwirkung zu überlagern, welche für den Bohr- bzw. Lochformvorgang praktisch keine Bedeutung hat, jedoch beim anschließenden Gewindeform- oder -schneidvorgang zusätzliche Vorteile mit sich bringen kann. In the context of the invention, it is quite possible, in addition to the axially acting impact overlapping impact in the direction of rotation, which is necessary for drilling or Hole forming process has practically no meaning, but in the subsequent thread forming or cutting process can bring additional advantages.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung sinnvoll, wenn das Ausschalten der Schlageinwirkung oder eben eine entsprechende Verminderung der Stärke der Schlageinwirkung möglichst exakt nach gänzlichem Durchdringen eines Bohrteiles oder eines lochformenden Endabschnittes 2 erfolgen kann. Die Umschaltung bzw. die Ausschaltung sollte also möglichst vor dem Eingriff des ersten Ganges des Gewindes 3 erfolgen.Furthermore, it makes sense within the scope of the invention if the impact action can be switched off or a corresponding reduction in the strength of the impact action can be carried out as exactly as possible after a drill part or a hole-forming end section 2 has been completely penetrated. The switchover or switch-off should therefore take place before the engagement of the first gear of the thread 3 , if possible.
Um diese Verminderung bzw. Umschaltung auszulösen, bieten sich verschiedene Varianten an, wel che vorteilhaft eingesetzt werden können. So wäre es denkbar, diese Umschaltung bzw. Ausschal tung von einer plötzlichen axialen Entlastung unmittelbar nach Beendigung des Bohrvorganges bzw. des Lochformvorganges auszulösen. Dies ist beispielsweise auch dann möglich, wenn - wie auf der Zeichnung dargestellt - an den Endabschnitt 2 noch ein kurzer gewindefreier Schaftabschnitt 11 an schließt. Sobald also der Endabschnitt 2 das Loch im Werkstück 9 fertig geformt hat, ergibt sich ei ne plötzliche axiale Entlastung, da der gewindefreie Schaftabschnitt 11 nun infolge der ja noch aus geübten axialen Anpreßkraft plötzlich nach unten durch das Loch 8 durchsackt. Diese plötzliche Ent lastung kann durch entsprechend mechanische Elemente oder elektrische Steuerungen ausgenützt werden, um das Umschalten bzw. Ausschalten der axialen Schlageinwirkung hervorzurufen. Eine weitere mechanische Möglichkeit ist dann gegeben, wenn ein entsprechend voreinstellbarer Tiefen anschlag vorhanden ist. Sobald der Tiefenanschlag auf dem Werkstück 9 auftrifft, wird eine axiale Entlastung ausgeübt, die dann auf normalem mechanischem Wege die axiale Schlageinwirkung be endet. Natürlich kann auch jede Art von elektrischer oder elektronischer Umschaltung bzw. Aus schaltung erfolgen, wobei die entsprechenden Steuergrößen direkt im Bereich des Drehantriebes entnommen werden können.In order to trigger this reduction or switchover, there are various variants which can be used advantageously. So it would be conceivable to trigger this switchover or switch-off device from a sudden axial relief immediately after the completion of the drilling process or the hole-forming process. This is also possible, for example, when - as shown in the drawing - a short thread-free shaft section 11 closes at the end section 2 . As soon as the end section 2 has finished shaping the hole in the workpiece 9 , there is a sudden axial relief, since the thread-free shaft section 11 now suddenly sags down through the hole 8 due to the axial contact pressure which is still practiced. This sudden unloading can be exploited by appropriate mechanical elements or electrical controls to cause the switching or switching off of the axial impact. Another mechanical possibility is given when a correspondingly pre-adjustable depth stop is available. As soon as the depth stop hits the workpiece 9 , an axial relief is exerted, which then ends the axial impact in a normal mechanical way. Of course, any type of electrical or electronic switching or switching can also take place, the corresponding control variables being able to be taken directly in the area of the rotary drive.
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