(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP95/04995 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO96/19676, PCT Gazette nr 29/96 (51) IntCl7 F16B 25/10 (54) Śruba kształtująca otwór i gwint oraz sposób wkręcania tej śruby (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: SFS INDUSTRIE HOLDING AG, Heerbrugg, CH (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 23/97 (72) Twórcy wynalazku: Helmut Österle, Feldkirch, AT Erich Palm, Wydenweg, CH (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/02 (74) Pełnomocnik: Stypułkowski Heliodor, HELPAT PL B1 (57) 1. Śruba kształtująca otwór i gwint z tworzącym bezwiórowo otwór odcinkiem końcowym w postaci wierzchołka, z trzonem wyposażonym w gwint i z łbem do nakładania lub wprowadzania narzędzia, znamienna tym, że cała śruba (1) to jest: wykonujący bezwiórowo otwór, zwężający się wierzchołkowo do końca osi (9) śruby (1) odcinek końcowy (2), trzonowy odcinek (4) z gwintem (3), odcinek (11) i łeb (5) są w całości wykonane ze stali nierdzewnej. 4. Sposób wkręcania śruby wykonanej ze stali nierdzewnej, mającej zwężający się odcinek końcowy, odcinek gwintowany, odcinek bez gwintu i łeb, znamienny tym, że podczas obrotowego, bezwiórowego wykonywania otworu, wywiera się osiowe działanie udarowe na wykonaną w całości ze stali nierdzewnej śrubę (1 ). Fig.1

2 Śruba kształtująca otwór i gwint oraz sposób wkręcania tej śruby Zastrzeżenia patentowe 1. Śruba kształtująca otwór i gwint z tworzącym bezwiórowo otwór odcinkiem końcowym w postaci wierzchołka, z trzonem wyposażonym w gwint i z łbem do nakładania lub wprowadzania narzędzia, znamienna tym, że cała śruba (1) to jest: wykonujący bezwiórowo otwór, zwężający się wierzchołkowo do końca osi (9) śruby (1) odcinek końcowy (2), trzonowy odcinek (4) z gwintem (3), odcinek (11) i łeb (5) są w całości wykonane ze stali nierdzewnej. 2. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że końcowy odcinek (2) utworzony jest z dwóch lub więcej odcinków częściowych o różnym kącie względem osi (9) śruby (1). 3. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że wykonujący bezwiórowo otwór końcowy odcinek (2) ma w przekroju poprzecznym kształt trójkąta lub wielokąta, koła, elipsy, albo równoległoboku. 4. Sposób wkręcania śruby wykonanej ze stali nierdzewnej, mającej zwężający się odcinek końcowy, odcinek gwintowany, odcinek bez gwintu i łeb, znamienny tym, że podczas obrotowego, bezwiórowego wykonywania otworu, wywiera się osiowe działanie udarowe na wykonaną w całości ze stali nierdzewnej śrubę (1). 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że oddziaływanie udarowe na wykonaną w całości ze stali nierdzewnej śrubę (1) wywiera się tylko przy obrotowym wykonywaniu otworu, a przy obracaniu śruby podczas wykonywania gwintu i przy jej wkręcaniu w gwint odłącza się udar. * * * Przedmiotem wynalazku jest śruba kształtująca otwór i gwint mająca zwężający się odcinek końcowy, który wykonuje bezwiórowo otwór, odcinek trzonowy z gwintem i bez gwintu i łeb do przykładania lub wkładania narzędzia, jak również sposób wkręcania śruby wykonującej otwór i gwint. Z patentu US A znana jest już śruba kształtująca otwór i gwint, która ma kilka przestawionych względem siebie kątowo odcinków w kształcie stożka lub ściętego stożka, przy czym śruba ta jest wykonana ze stali węglowej, którą w odpowiedni sposób można hartować. Ponadto z patentu europejskiego EP A znana jest śruba, która za wyjątkiem niewielkiego wierzchołka jest przy swym swobodnym końcu wyposażona w gwint. Za pomocą takiej śruby można mocować nierozłącznie część konstrukcyjną z podłożem wykonanym z materiału o mniejszej wytrzymałości własnej. Mniejsza wytrzymałość własna występuje wtedy, gdy wierzchołek śruby można praktycznie wcisnąć ręką a zaraz potem gwint powoduje rozszerzenie otworu utworzonego przez wierzchołek. W tym przypadku chodzi wyraźnie o śrubę wykonaną z tworzywa sztucznego, przy czym jeżeli materiał, w który śruba ta ma być wkręcona, jest bardziej twardy to śruba musi mieć utwardzony wierzchołek. Śruby o postaci wykonania objaśnionej we wstępie znane są w kilku odmianach wykonania. Przykładowo, w US 2.015,159 A przedstawiono i opisano element mocujący, który ma ostrze gwoździa, a na trzonie odpowiedni gwint. Przez uderzenie młotkiem przebija się ostrzem cienką blachę, a następnie przez odpowiedni ruch obrotowy wkręca się odcinek gwintowany. Takie połączenie gwoździa i śruby jest wykonane ze stali węglowej z uwagi na jej odpowiednią sztywność, która jest wymagana podczas wbijania śruby młotkiem w twarde podłoże. Z EP B 1 znana jest śruba do wykonywania otworu i gwintu, która ma zwężającą się część wykonującą otwór, przy czym śruba ta jest wykonana jednoczęściowo z ulepszonej stali. Przez obrót śruby tworzy się pomiędzy śrubą a blachą powierzchnia tarcia, tak że

3 blacha nagrzewa się i przechodzi w stan plastyczności w którym jest ona promieniowo podatna tak, że otrzymuje się pożądane poszerzenie otworu z wypieraniem materiału w kierunku do wylotu. Również przy takim wykonaniu dąży się więc do wykonania śruby ze stali węglowej. Inna znana śruba opisana w W094/25764 A wykonana jest za wyjątkiem odpowiedniej warstwy powierzchniowej z austenitycznej stali nierdzewnej. Aby w obszarze części wiercącej na swobodnym końcu śruby uzyskać wystarczającą twardość nakłada się odpowiednią utwardzającą warstwę powierzchniową. W procesie tym zmniejsza się jednak ochrona przed korozją tak że na końcówkę śruby trzeba nałożyć dodatkową warstwę cynku. Przy tym wykonaniu odporność na korozję śruby zostaje zmniejszona przez odpowiednią powierzchniową obróbkę. W przypadku śrub wykonujących gwint, które same wiercą swój otwór lub kształtują go bezwiórowo, było dotychczas oczywiste wykonanie tworzącego otwór odcinka końcowego z materiału nadającego się do hartowania, a więc ze stali węglowej. Stosowano przeważnie drogie rozwiązania, gdy łeb i częściowe obszary trzonu trzeba było wykonywać z materiału nierdzewnego. Ponadto z pozostałą częścią śruby spawano końcówkę wiercącą wykonaną z hartowanego materiału, a więc ze stali węglowej. Wymaga to stosowania nie tylko kilku operacji, ale powstają też szczególnie wysokie koszty wytwarzania. Zadaniem wynalazku jest w przypadku śruby ze stali nierdzewnej stworzenie możliwości kształtowania przez nią otworu bez konieczności stosowania spawania śruby z różnymi materiałami. Według wynalazku wszystkie odcinki śruby łącznie z wykonującym bezwiórowo otwór odcinkiem końcowym, który zwęża się wierzchołkowo do końca osi śruby, są w całości wykonane ze stali nierdzewnej. Możliwe są różne odmiany wykonania końcowego odcinka wykonującego otwór, przy czym zależnie od materiału z którego jest wykonana śruba i element powierzchniowy odcinek ten ma różne kształty. Odcinek końcowy wykonujący bezwiórowo otwór jest utworzony z dwóch lub więcej niż dwóch odcinków częściowych o różnym kącie nachylenia względem osi śruby. Odcinek ten ma w przekroju poprzecznym kształt trójkąta lub wielokąta, koła, elipsy, równoległoboku itp. Szczególnie korzystnie jest, kiedy do wkręcania śruby stosuje się sposób według wynalazku w którym przy obracaniu śruby wykonanej w całości ze stali nierdzewnej podczas bezwiórowego wykonywania otworu dodatkowo oprócz napędu obrotowego na śrubę wywiera się osiowe działanie udarowe. Okazało się, że dodatkowe działanie udarowe właśnie przy stosowaniu śruby ze stali nierdzewnej jest szczególnie korzystne i powoduje szybkie przejście przez obrabiany przedmiot bez znacznego wytwarzania ciepła. Korzystnie oddziaływanie udarowe na śrubę wykonaną w całości ze stali nierdzewnej wywiera się tylko podczas wykonywania otworu, a przy obracaniu śruby podczas kształtowania gwintu i wkręcaniu śruby w gwint wyłącza się udar. Po wykonaniu otworu należy więc wyłączyć oddziaływanie udarowe, aby można było optymalnie kształtować gwint. Dzięki temu właśnie przy kształtowaniu gwintu uzyskuje się optymalne pasowanie, przy czym do takiego pasowania przyczynia się również to, że ścianka otworu została częściowo odkształcona sprężyście przez poprzednią operację wykonywania otworu, tak że teraz ta ścianka otworu jest poniekąd sprężyście dociskana do gwintu. Dzięki wynalazkowi po raz pierwszy stworzono możliwość, by otwór dla śruby samogwintującej był wykonywany przez jej odpowiedni odcinek końcowy ze stali nierdzewnej co dotychczas uważano za niemożliwe. Zawsze przyjmowano, że trzeba wywiercić otwór lub odpowiednio podgrzać materiał aż do zakresu plastyczności, aby można było w nim łatwo ukształtować otwór. Zakładano, że operacja wiercenia za pomocą odpowiednich ostrzy z materiału nierdzewnego jest całkowicie niemożliwa i że do kształtowania otworu bez stosowania ostrzy wiercących trzeba również stosować stal węglową a więc stal odpowiednio ulepszoną. Dzięki wynalazkowi umożliwiono wykonanie otworu i ukształtowanie gwintu za pomocą śruby ze stali nierdzewnej z nierdzewnym odcinkiem końcowym, i przez to umożliwiono stosowanie elementów mocujących wykonanych w całości ze stali nierdzewnej.

4 Wynalazek jest dokładniej opisany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia śrubę przed przejściem przez obrabiany przedmiot, a fig. 2 - w przekroju obrabiany przedmiot i śrubę po ukształtowaniu gwintu w uprzednio ukształtowanym otworze. Śruba 1 ma końcowy odcinek 2 w kształcie wierzchołka, trzonowy odcinek 4 posiadający gwint 3 oraz łeb 5 do przyłożenia lub włożenia narzędzia. Odcinek końcowy 2 bezwiórowo tworzy w obrabianym przedmiocie 7 otwór 6, po czym trzonowy odcinek 4 wyposażony w gwint 3 kształtuje gwint w wykonanym otworze 6 lub w przebiegającej do dołu ściance 8 ograniczającej ten otwór. Końcowy odcinek 2 tworzący bezwiórowo otwór zwęża się pod kątem ostrym do osi 9 śruby. Istotną cechą śruby 1 jest jednak to, że jest ona w całości wykonana ze stali nierdzewnej. Wszystkie odcinki 2, 4 i łeb 5, a więc cała śruba 1 wykonana jest w całości ze stali nierdzewnej. Specjalne konstrukcyjne ukształtowanie odcinka końcowego 2 może być wykonane w różnych odmianach. W przedstawionej postaci wykonania pokazano wierzchołek stożkowy. Możliwe jest jednak również wykonanie tego wykonującego otwór bezwiórowo odcinka końcowego 2 w kształcie ostrosłupa lub przykładowo ściętego stożka albo ściętego ostrosłupa. Podczas prób okazało się, że w odcinku końcowym 2 nie trzeba bezwarunkowo wykonywać całego końcowego wierzchołka, by uzyskać działanie według wynalazku polegające na tworzeniu otworu. Możliwe są również różne odmiany przekroju poprzecznego odcinka końcowego 2 wykonującego bezwiórowo otwór. Odcinek końcowy 2 może mieć w przekroju poprzecznym kształt trójkątny lub, kołowy, elipsoidalny, równoległoboczny itp. Możliwe jest również wykonanie w którym bezpośredni wierzchołek w widoku z góry ma kształt koła, elipsy, równoległoboku itp. Przedstawiana na fig. 1 śruba jest stosunkowo krótką śrubą z końcowym odcinkiem 2, cylindrycznym odcinkiem 10, trzonowym odcinkiem 4 z gwintem 3 i z dalszym pozbawionym gwintu odcinkiem 11 sięgającym aż do łba 5. Rozwiązanie według wynalazku można stosować przy wszystkich długościach śrub, a zwłaszcza przy bardzo długich śrubach, ponieważ właśnie długie śruby powinny być wytwarzane ze stali nierdzewnej. Możliwe jest również poprowadzenie gwintu 3 na całej długości trzonu śruby lub też zastosowanie wielu kolejnych gwintowanych odcinków, przy czym te gwintowane odcinki mogą również posiadać różne średnice. Korzystne jest, kiedy śrubę wkręca się sposobem według wynalazku w którym przy wykonywaniu otworu przez odcinek końcowy śruby kształtującej bezwiórowo otwór oprócz napędu obrotowego wywiera się na śrubę osiowe działanie udarowe. Przez zastosowanie odpowiedniego napędu obrotowego z oddziaływaniem udarowym w kierunku osiowym można więc znacznie szybciej spowodować wykonanie otworu. Możliwe jest również nałożenie na napęd obrotowy dodatkowo uderzenia działającego w kierunku obrotu, ale nie ma to żadnego wpływu na skuteczność i czas tworzenia otworu. Szczególnie korzystne jest, kiedy po wykonaniu otworu przy następującym potem kształtowaniu gwintu i wkręcaniu śruby nie stosuje się żadnego osiowego działania udarowego, tak że stosuje się tylko napęd obrotowy. Dzięki temu w obrabianym przedmiocie uzyskuje się znacznie lepsze dopasowanie gwintu.

5 Fig.1 Fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.