PL185401B1 - Śruba mocująca do podłoża profile lub płyty z metalu i/lub z tworzywa sztucznego - Google Patents

Abstract

1. Sruba m ocujaca do podloza profile lub plyty z metalu i/lub z tw orzyw a sztucznego, posiadajaca trzpien z odcinkiem nawiercajacym i odcinkiem gwintujacym jak rów niez z odcinkiem uchw yto- wym do nasadzenia w kretaka, znam ienna tym , ze przylegajacy do odcinka uchw ytow ego odcinek (6) trzpienia (2) ma ksztalt stozka rozszerzajacego sie w kierunku odcinka uchwytowego, przy czym srednica (DK) zblizonego do uchw ytow ego odcin- ka konca stozkowego odcinka (6) trzpienia (2) jest wieksza niz srednica otworu (14) do umieszczenia sruby (1) w zam ocowywanym profilu (10) oraz wieksza od srednicy w iercenia (DB) odcinka na- wiercajacego (4). F ig . 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest śruba mocująca do podłoża profile lub płyty z metalu i/lub z tworzywa sztucznego, posiadająca trzpień z odcinkiem nawiercającym i odcinkiem gwintującym jak również z odcinkiem uchwytowym do nasadzenia wkrętaka.

Przy zamocowaniu profili lub płyt do podłoża wynikają daleko idące problemy polegające na tym, że muszą one być zamocowane do podłoża w stanie silnie dociśniętym. Jeżeli stosunkowo sztywne profile lub płyty pod wpływem pewnych okoliczności są jeszcze dodatkowo skrzywione lub wykazują wzdłużne skręcenie, te negatywne oddziaływania narastają. W takim przypadku nie może być z reguły stosowany wkrętak z ogranicznikiem głębokości. Nawet przy stosowaniu sprzęgieł dynamometrycznych wynikają problemy z momentem wyłączenia, ponieważ po przyłożeniu łba śruby do mocowanego profilu moment obrotowy odpowiednio się zwiększa i tym samym powoduje wyłączenie wkrętaka. Wyłączenie dalszego ruchu wkręcającego następuje wtedy także niezależnie od tego, czy obecnie mocowany profil lub płyta z metalu i/lub z tworzywa sztucznego przylega do podłoża lub też nie przylega do tego podłoża. ,

Z opisu DE-OS 21 57 212 znana jest śruba, której trzpień posiada na swym końcu po stronie łba stożkowy odcinek do utworzenia zgrubienia, aby trzpień miał wzmocnienie wyrównujące z powodu wybrania, przeznaczonego dla śrubokręta. Na ogół na dolnej stronie łba w znanych śrubach są umieszczone ostrza, przeznaczone do wycięcia wybrania w przedmiocie obrabianym i umieszczenia w tym wycięciu łba śruby.

Następnie z opisu DE-OS 22 38 191 znane jest urządzenie mocujące, które zawsze składa się ze śruby i nakrętki. Przez dokręcanie nakrętki śruba zostaje wciągnięta do otworu, a więc nie obraca się. Stożkowy odcinek śruby jest przy tym tak zwymiarowany, że powstająca przy dokręcaniu nakrętki siła tarcia zapobiega obracaniu się trzpienia. W wyniku tego tarcia zależny od momentu obrotowego odłączany wkrętak nie daje się wykręcić.

Zgodnie z inną postacią wykonania znanej śruby według opisu DE 40 19 157 Cl, w obszarze łba śruby znajduje się profilowanie, które wchodzi w materiał podłoża, aby przy bezpośrednim kontakcie z tym podłożem moment wkręcania śruby został silnie i nagle zwiększony.

185 401

Postępowanie takie zaleca się w przypadku śrub, które mają być wkręcone w podłoże o małej wytrzymałości, jak na przykład gazobeton.

Celem niniejszego wynalazku jest więc takie opracowanie opisanej na wstępie śruby, przy której stosowaniu zamocowany profil lub zamocowana płyta w końcowym stanie osadzenia przylega całkowicie do podłoża.

Cel ten został osiągnięty dzięki rozwiązaniu konstrukcyjnemu śruby mocującej do podłoża profile lub płyty z metalu i/lub z tworzywa sztucznego zgodnie z wynalazkiem, który charakteryzuje się tym, że przylegający do odcinka uchwytowego odcinek trzpienia stanowi rozszerzający się stożek w kierunku odcinka uchwytowego, przy czym średnica zbliżonego do uchwytowego odcinka końca stożkowego odcinka trzpienia jest większa niż średnica otworu do umieszczenia śruby w zamocowywanym profilu oraz większa od średnicy wiercenia odcinka nawiercającego.

Śruba według wynalazku różni się od opisanych powyżej śrub, a wzrastające tarcie pomiędzy jej stożkowym odcinkiem i otworem zostaje raczej wykorzystane do wyłączenia wkrętaka w zależności od momentu obrotowego.

Dzięki tym środkom według wynalazku śruba zostaje wkręcona jednym lub wieloma obrotami, tak że zamocowywany profil z metalu i/lub z tworzywa sztucznego zostaje w kierunku podłoża wstępnie naprężony a tym samym dociśnięty do tego podłoża. Stożkowy odcinek trzpienia, umieszczony za łbem śruby powoduje, poprzez odpowiednie tarcie w otworze i przez stożkowy kształt kierunku wkręcania, oddziaływanie siły na mocowany profil.

Przy tym łatwe jest odpowiednie nastawienie dynamometrycznego sprzęgła w ten sposób, że zostaje ono wyłączone przy odpowiednio dużym momencie obrotowym. Do tego momentu zamocowywany profil jest całkowicie dociśnięty w wyniku działania stożkowego odcinka, tak że należy tylko wyłączyć wkrętak po osiągnięciu odpowiedniego momentu obrotowego.

Przez oddziaływanie stożkowego odcinka na ściankę otworu uzyskuje się jeszcze do tego nadzwyczaj dobre zabezpieczenie przed odkręceniem się śruby. Powierzchnia stożkowego odcinka tworzy praktycznie ze ścianką otworu spasowane gniazdo, przy czym oprócz tego w przypadku użycia profili skrzywionych łub skręconych jest możliwe uzyskania przez te profile swojej postaci wyjściowej. W wyniku tego jest zawsze dodatkowe sprężyste obciążenie śruby, które odnosi się zwłaszcza do oddziaływania stożkowego odcinka wzmacniając zabezpieczenie przed odkręceniem.

Oczywiste jest, że początek stożkowego odcinka wychodzi z trzpienia względnie odcinka trzpienia pozbawionego gwintu, ponieważ ten stożkowy odcinek powinien być w prosty sposób wprowadzony wraz z trzpieniem do otworu w mocowanym profilu. Do tego jest jednak konieczne, aby stożkowy odcinek zetknął się możliwie jak najszybciej w sposób nagły i w pełni skuteczny ze ścianką otworu, aby uzyskać przez to optymalne naprężenie wstępne. Tak więc na stosunkowo krótkim obszarze wkręcania śruby zostaje wywołany moment naprężający a tym samym wstępne osiowe naprężenie na mocowanym profilu, zanim zostanie całkowicie ukończony proces wkręcania śruby.

Dzięki stożkowemu odcinkowi uzyskuje się także to, że optymalne zamocowania na podłożu są możliwe także wtedy, gdy jest ono wykonane z cienkiej blachy lub innych cienkich materiałów. Ponieważ stożkowy odcinek stanowi praktycznie opór dla odpowiedniego zwiększenia momentu obrotowego, nie może dojść do przekręcenia gwintu w podłożu.

Według wynalazku korzystne jest, jeżeli stożkowy odcinek trzpienia przylega bezpośrednio do odcinka uchwytowego względnie do dolnej strony odcinka uchwytowego stanowiącego łeb śruby. Dzięki temu jest zapewnione, że otwór jest rozszerzany w sposób ciągły aż do ostatecznego umieszczenia śruby. Dzięki temu uzyskuje się stale rosnący moment obrotowy, który może być uchwycony przez wkrętak z nastawianym reagowaniem na odłączenie.

Należy przy tym szczególnie zwrócić uwagę na to, że wyłączenie przez moment obrotowy musi przebiegać bardzo dokładnie, ponieważ w przypadku zbyt późnego odłączenia może nastąpić uszkodzenie gwintowanego wejścia w podłoże, tak że zamocowanie jako takie jest nieskuteczne.

Także zgodnie z wynalazkiem korzystne jest. jeśli średnica umieszczonego w pobliżu uchwytowego odcinka końca stożkowego odcinka trzpienia jest większa, niż zewnętrzna

185 401 średnica odcinka gwintowanego na trzpieniu. Śruba posiada odcinek nawiercający którym wierci otwór przelotowy w mocowanym profilu lub płycie i także otwór w podłożu. Odcinek gwintowany śruby przechodzi przez mocowany profil lub płytę w których otworze zostaje najpierw nacięty odpowiedni gwint, a osiowe naprężenie wstępne zostaje wywołane przez stożkowy odcinek w nagwintowanym otworze mocowanego profilu lub płyty. Utworzone zwoje gwintu zostają więc praktycznie ściśnięte lub sprasowane, przy czym w wyniku tego tarcie stożkowego odcinka względem ścianki otworu jest mniejsze podczas kilku pierwszych obrotów, niż gdyby ścianki otworu były gładkie.

Kiedy dochodzi do dokładnego wgłębnego umieszczenia śruby, to znaczy gdy mający kształt łba śruby odcinek uchwytowy dokładnie przylega do mocowanego profilu lub mocowanej płyty, wtedy zgodnie z wynalazkiem również korzystne jest, jeżeli łeb śruby ma na swej dolnej stronie występy i/lub wgłębienia. Wtedy jest możliwe takie nastawienie sprzęgła dynamometrycznego wkrętaka, aby nie zostało ono wyłączone przy zadziałaniu stożkowego odcinka, lecz dopiero wtedy, gdy przez znajdujące się na dolnej stronie łba śruby występy lub wgłębienia zostanie spowodowane nagłe i odpowiednio silne zwiększenie momentu obrotowego, to znaczy gdy łeb śruby zaczyna przylegać pełną powierzchnią do mocowanego profilu lub mocowanej płyty. W wyniku poprzedzającego oddziaływania stożkowego odcinka mocowany profil lub mocowana płyta zostaje całkowicie dociśnięta do podłoża, tak że wtedy chodzi już tylko o to, aby wyłączyć wkrętak odpowiednio dużym zwiększeniem momentu obrotowego.

W wyniku dużego zwiększenia momentu obrotowego stożkowego odcinka zagwarantowane jest w sposób pewny, że nastąpi wyłączenie wkrętaka, zanim dojdzie do ewentualnego uszkodzenia gwintu w podłożu, tak że śruba według niniejszego wynalazku może być korzystnie stosowana przy cienkich blachach, lub w ogóle w przypadku cienkiego podłoża. Dzięki stożkowemu odcinkowi śruba jest całkowicie zabezpieczona przed odkręceniem się.

Śruba mocująca według niniejszego wynalazku została dokładniej pokazana na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok śruby według wynalazku, fig. 2 - przekrój według linii II-II na fig. 1, fig. 3 - przekrój przez odcinek śruby oznaczony cyfrą III na fig. 1, fig. 4 przekrój przez poszczególne pozycje procesu mocowania za pomocą śruby według wynalazku, w którym profile są zamocowywane do trwałego podłoża, fig. 5 - widok częściowy śruby według wynalazku podczas przebiegu wkręcania wraz z odcinkiem mocowanego profilu, oraz fig. 6 - widok częściowy śruby według wynalazku w stanie wkręconym na gotowo, przy czym pokazany jest odcinek zamocowywanego profilu, otaczającego bezpośrednio śrubę.

Zgodnie z wynalazkiem śruba 1 składa się z trzpienia 2 z odcinkiem przyłożenia, wykonanym jako łeb 3 śruby. Trzpień 2 posiada na swoim końcu odcinek nawiercający 4 a następnie gwintowany odcinek 5. Przylegający do łba 3 śruby odcinek 6 trzpienia 2 rozszerza się stożkowo w kierunku łba 3. Łeb 3 śruby ma na swojej dolnej stronie 7 wzniesienia 8 i/lub wgłębienia 9. Wzniesienia 8 i/lub zagłębienia 9 mogą być wykonane w postaci żeber, rowków, żeber falowanych, szorstkich bruzd, pojedynczych ostrzy, żeber w kształcie zębów piły lub podobnych. Chodzi o to, aby przy wkręcaniu śruby wytworzyć stałe i w danym przypadku ekstremalnie w sposób nagły wzrastające obciążenie momentu obrotowego, który w określonej chwili spowoduje wyłączenie wkrętaka za pomocą odpowiedniego sprzęgła, ograniczającego ten moment obrotowy. Nie ma przy tym znaczenia, czy to sprzęgło momentu obrotowego reaguje mechanicznie albo elektronicznie lub też za pomocą hydraulicznego urządzenia sterującego.

Stożkowy odcinek 6 trzpienia 2 dochodzi bezpośrednio do dolnej strony 7 łba 3 śruby. Średnica DK końca stożkowego odcinka 6 w pobliżu łba śruby jest większa niż średnica otworu 14 w mocowanym profilu 10, w którym to otworze 14 zostaje umieszczona śruba 1. Tym samym średnica DK jest oczywiście także większa od średnicy Db nawiercanego odcinka 4. Aby uzyskać odpowiednio optymalne działanie, średnica DK końca stożkowego odcinka 6 w pobliżu łba śruby jest większa od zewnętrznej średnicy DG gwintowanego odcinka 5 na trzpieniu 2. Śruba 1 służy do zamocowania profili 10 na podłożu 11, jak to zostało przykładowo uwidocznione na fig. 4. W przedstawionym przykładzie wykonania profile metalowe, na przykład profile aluminiowe, zostają zamocowane na podłożu 11, którym mogą być również profile metalowe, na przykład aluminiowe lub stalowe. W przeznaczonych do zamocowania profilach 10 mogą znajdować się odpowiednie wybrania lub wzdłużne rowki 12.

185 401 przy czym zamocowanie następuje w rowkach 12. Łeb 3 śrub 1 w pozycji końcowego osadzenia jest dzięki temu zagłębiony w odniesieniu do zewnętrznej powierzchni 13. Wykonana zgodnie z wynalazkiem śruba może być także stosowana do zamocowania profili z tworzywa sztucznego na odpowiednim podłożu 11, którym mogą być także profile z tworzywa sztucznego jak również profile metalowe.

Jak to zostało uwidocznione na fig. 4 i na fig. 6, podczas wkręcania śruby 1 zostaje najpierw wykonany, za pomocą odcinka nawiercającego 4, otwór 14 w zamocowywanym profilu 10. Znajdujący się za odcinkiem nawiercającym 4 odcinek gwintujący 5 formuje wtedy odpowiedni gwint 15 w otworze 14 mocowanego profilu 10. Następnie odcinek nawiercający 4 styka się z podłożem 11 i wierci tam odpowiedni otwór, w który następnie wchodzi odcinek gwintujący 5. W stałym podłożu 11 odcinek gwintujący 5 tworzy odpowiednie mechaniczne zamocowanie. Bezpośrednio po wykonaniu otworu w stałym podłożu 11, zaczyna oddziaływać znajdujący się w pobliżu łba śruby stożkowy odcinek 6 trzpienia 2, przy czym stożkowy odcinek 6 jest dociskany do ścianki otworu 14 względnie do gwintu 15, wykonanego w otworze 14. Dzięki stożkowemu wykonaniu odcinka 6, mocowany profil 10 podczas wkręcania śruby zostaje wstępnie naprężony w kierunku wkręcania 16, tak że dolne odcinki 17 tych mocowanych profili 10 zostają silnie dociśnięte do górnej strony 18 podłoża 11. Wynika stąd więc konieczność przyłożenia odpowiedniego momentu dokręcającego w kierunku osiowym, tak że zamocowywane profile 10 zostają w sposób pewny i całkowity dociśnięte do stałego podłoża 11 i do niego przylegają. Także w przypadku, gdy profile 10 są skrzywione lub skręcone, następuje prawidłowe usytuowanie tych profili.

Jak to zostało także uwidocznione na fig. 6, przez oddziaływanie stożkowego odcinka 6 na dolną stronę otworu 14 może nastąpić wyciskanie materiału, tak że praktycznie tworzy się obiegający nosek 19. W wyniku zgniecenia materiału stożkowego odcinka 6 oraz w zależności od materiału mocowanego profilu 10 mogą wystąpić mniejsze lub większe odkształcenia lub też może nie być ich w ogóle.

Przy tego rodzaju stosowaniu w którym należy zwrócić uwagę na dokładne wgłębne umieszczenie, musi być jedynie zapewnione, aby przez zastosowanie stożkowego odcinka zostało spowodowane odpowiednie działanie naprężające, a przez osadzenie dolnej strony łba śruby z odpowiednimi występami i/lub zagłębieniami został wywołany nagły wzrost momentu obrotowego.

Jest także możliwe, aby stożkowy odcinek 6 nie dosięgał bezpośrednio dolnej strony 7 łba śruby, lecz żeby do tego stożkowego odcinka 6 przylega! na przykład krótki odcinek cylindryczny, który dochodzi do dolnej strony 7 łba 3 śruby. W wyniku nacisku stożkowego odcinka 6 byłoby możliwe odpowiednie przemieszczenie materiału, gdyby na dolnej stronie 7 łba 3 śruby znajdował się obiegający rowek. Wtedy oprócz tego jest także jeszcze możliwe, aby na określonym pierścieniowym obszarze dolnej strony 7 łba 3 śruby znajdowały się występy i/lub wgłębienia, za pomocą których uzyskuje się konieczny, nagły wzrost momentu obrotowego.

Na rysunku pokazano śrubę z cylindrycznym łbem 3 w którym znajduje się pośrodku otwór 20 do włożenia wkrętaka. W ramach wynalazku istnieje także możliwość wykonania śrub z odpowiednim uchwytem zewnętrznym, a w miejsce cylindrycznego łba 3 śruby można zastosować łeb wpuszczany.

W przypadku gdy śruba nie zostaje dokładnie umieszczona jako zagłębiona, to znaczy gdy takie śruby po odpowiednim osadzeniu zostają zakryte przez elementy wykładzinowe lub podobne, albo jeśli wkrętak może być dokładnie nastawiony, tak że natrafienie na gładką dolną stronę łba śruby może spowodować nagłe wyłączenie pracy tego wkrętaka, nie jest konieczne umieszczanie na dolnej stronie łba śruby żadnych występów i/lub wgłębień.

Jeżeli dla osadzenia śruby wystarczy proste wytworzenie odpowiednio wysokiego momentu obrotowego dla wyłączenia wkrętaka, wtedy również wystarczy sam stożkowy odcinek 6, tak że nie jest w ogóle potrzebny łeb śruby. Wtedy łatwo można wykonać odpowiedni odcinek uchwytowy, przy czym odcinek ten mógłby być wykonany jako uchwyt wewnętrzny lub zewnętrzny. Na przykład możliwe jest wykonanie takich śrub z sześciokątem zewnętrznym lub wewnętrznym lub też z innymi uchwytami wewnętrznymi lub zewnętrznymi. Odcinki

185 401 uchwytowe mogą w tym przypadku mieć średnice równe lub mniejsze albo nieznacznie większe niż odpowiadający im koniec stożkowego odcinka 6.

Jak już wspomniano, w wyniku dużego zwiększenia momentu obrotowego stożkowego odcinka zagwarantowane jest w sposób pewny, że nastąpi wyłączenie wkrętaka, zanim dojdzie do ewentualnego uszkodzenia gwintu w podłożu, tak że śruba według niniejszego wynalazku może być korzystnie stosowana przy cienkich blachach, lub w ogóle w przypadku cienkiego podłoża. Dzięki stożkowemu odcinkowi śruba jest całkowicie zabezpieczona przed odkręceniem się.

185 401

185 401

Fig. 2

Fig. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Śruba mocująca do podłoża profile lub płyty z metalu i/lub z tworzywa sztucznego, posiadająca trzpień z odcinkiem nawiercającym i odcinkiem gwintującym jak również z odcinkiem uchwytowym do nasadzenia wkrętaka, znamienna tym, że przylegający do odcinka uchwytowego odcinek (6) trzpienia (2) ma kształt stożka rozszerzającego się w kierunku odcinka uchwytowego, przy czym średnica (DK) zbliżonego do uchwytowego odcinka końca stożkowego odcinka (6) trzpienia (2) jest większa niż średnica otworu (14) do umieszczenia śruby (1) w zamocowywanym profilu (10) oraz większa od średnicy wiercenia (DB) odcinka nawiercającego (4).
2. 2. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że stożkowy odcinek (6) trzpienia (2) przylega bezpośrednio do odcinka uchwytowego względnie do dolnej strony (7) odcinka uchwytowego stanowiącego łeb (3) śruby.
3. 3. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że średnica (DK) umieszczonego w pobliżu uchwytowego odcinka końca stożkowego odcinka (6) trzpienia (2) jest większa niż zewnętrzna średnica (DG) odcinka gwintowanego (5) na trzpieniu (2).
4. 4. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że trzpień (2) ma łeb (3), który na swej dolnej stronie (7) ma występy (8) i/lub wgłębienia (9).