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Dübel aus Kunststoff
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Dübel aus Kunststoff gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1, sowie auf ein Werkzeug zur Herstellung des Dübels.
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Aus der DE-PS 1 207 065 ist ein Spreizdübel bekannt, der über einen
Teil seiner Länge in zwei Schenkel aufgespalten ist und an seinem nicht gespaltenen
Ende eine konisch sich verjüngende Mittelbohrung zur Einführung einer Befestigungsschraube
aufweist. Bei diesem Dübel ist charakteristisch, daß am Mantel jedes Schenkels segmentartige,
mit ihrer Grundfläche parallel zur Aufspaltung liegende Queraussparungen vorgesehen
sind, die derart angeordnet sind, daß jedem Wellental der Aufspaltung eine Queraussparung
zugeordnet ist.
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Der vorgenannte Spreizdübel und auch andere marktbekannte, im Spritzgußverfahren
hergestellte Kunststoffdübel werden so hergestellt, daß eine etwa bis zur Dübel--spitze
reichende Kernnadel im Spritzwerkzeug den inneren Hohlraum, beim Stand der Technik
die Bohrung 5, herstellt.
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Insbesondere bei größeren Dübellängen und -durchmessern
muß
die entsprechend lange und vergleichsweise dünne Kernnadel entlang ihrer Längsachse
ein- oder mehrfach abgestützt werden, um während des Einspritzvorganges nicht zu
verbiegen und damit den Dübel unbrauchbar werden zu lassen. Nach dem Spritzvorgang
muß die Kernnadel aus dem Dübel gezogen werden, was bei langen Dübeln Kernzüge notwendig
und insgesamt die Spritzwerkzeuge großvolumig, mechanisch aufwendig und damit teuer
macht. Darüber hinaus ist die Wärmeableitung aus der Kernnadel schwierig und beeinflußt
den Spritzzyklus ungünstig.
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Es stellt sich damit die Aufgabe, ausgehend von der Gestaltung eines
Dübels gemäß dem Stand der Technik, einen Dübel zu schaffen, bei dem ein durchlaufender
Dübelkanal vorhanden ist, bei dem aber die Gestaltung ein besonders wirtschaftliches
Herstellverfahren für den Dübelkörper möglich macht. Insbesondere soll im Verankerungsteil
dieses Dübels mit Werkzeugen ohne Kernnadel gearbeitet werden können.
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Diese Aufgabe wird durch einen Dübel aus Kunststoff gelöst, bei dem
die Längen der Vertiefungen in Achsenrichtung gleich den Segmentlängen 11, l2, 13
1 sind
und bei dem diese Vertiefungen jeweils in Mantelumfangsrichtung
eine Ausdehnung haben, die der Projektion des Führungskanals auf die Mantelfläche
entspricht.
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Der Dübel, der üblicherweise aus einem Einführungsschaft und dem sich
daran anschließenden Verankerungsteil besteht, hat eine zylinderartige Form. Durch
beide Teile des Dübels verläuft ein Führungskanal. Die im Verankerungsteil liegenden
Vertiefungen, die zwischen sich die bei Dübeln bekannten Rippen stehen lassen, sind
dabei so vertieft, daß der Gesamthohlraum der Vertiefungen auch jeweils einen Teil
des Führungskanals auf der Länge 1 mit umfaßt. Dabei ist es möglich, die Vern tiefungen
jeweils sich 1800 drehversetzt gegenüberliegend anzuordnen; es sind jedoch auch
Ausführungsformen denkbar, bei denen die Aussparungen von Segment zu Segment nur
um 1200 oder gar nur um 900 versetzt angeordnet sind. Wesentlich ist dabei, daß
die Vertiefung so eingeführt wird, daß außerhalb der Vertiefungshohlräume ein die
Segmente verbindendes Materialband stehen bleibt.
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Dabei wird üblicherweise so vorgegangen, daß die Vertiefungen und
Rippen denen gleichen, die von Dübeln des Standes der Technik bekannt sind. Hierzu
ist es möglich,
keil- oder T-förmige Vertiefungen einzubringen,
die zum Führungskanal hin divergieren. Wesentlich ist, daß die zum Werkzeug gehörenden
Patrizenhöcker ohne weiteres aus der engsten und achsennahen Position wieder herausgezogen
werden können.
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Demnach ist das Werkzeug für die Herstellung eines Dübels der eingangs
genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß es aus mehreren, um die Achse des Dübels
versetzt angeordneten, radial zur Achse verfahrbaren Teil besteht, die entsprechend
den Vertiefungen des Verankerungsteils Patrizenhöcker aufweisen, die versetzt derart
angeordnet sind, daß bei Zusammenführung im Bereich der Führungskanalsohle ein durchgehender
Führungskanal gebildet ist und die Verankerungssegmente untereinander über wenigstens
ein Materialband verbunden bleiben.
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Besonders vorteilhaft ist diese Gestaltung auch deshalb, weil das
Dübelwerkzeug je nach der gewünschten Länge des Dübel-Verankerungsbereichs, die
wiederum durch die Anzahl der Segmente bestimmt ist, christbaumartig verlängert
werden kann, wobei ein zusammengestecktes Gesamtwerkzeug entsteht.
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Die Patrizenhöcker oder -zähne greifen demnach entlang
der
Dübelachse zahnstangenähnlich ineinander, wobei in den Hohlräumen sich die Rippen
des Dübels als halbkreisartige Körper von Segment zu Segment überlappen. Dabei kann
die Außenseite oder die Kontur dieser Rippen in verschiedener Weise konzipiert sein,
ohne daß dies den eigentlichen Erfindungsinhalt betrifft.
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Das Herstellungswerkzeug wird üblicherweise so ausaeführt, daß die
letzte Rippe gegen einen Kernnadelstumpf läuft, der in üblicher Weise die Innenkontur
des Einführungsschachtes bildet. Der sich anschließende Teil des Dübelkanals wird
durch die hintereinander angeordneten entsprechenden Segmentteile des Dübel-Verankerungsteiles
gebildet. Das auf diese Weise konzipierte Dübelwerkzeug benötigt wegen der wesentlich
kürzeren und stabileren Kernnadel wesentlich weniger Platz pro Nest, geringere Entformungswege
und üblicherweise keine Kernzüge. Dadurch vereinfacht sich der Werkzeugaufbau, die
Werkzeuge werden kleiner und lassen sich auch auf kleineren Spritzgußmaschinen verwenden.
Der Verankerungsbereich des Dübels kann durch ein werkzeuggeeignetes Baukastensystem
verlängert oder verkürzt werden.
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Gegenüber Spritzwerkzeugen mit langen, dünnen Kernnadeln
können
wesentlich günstigere Zykluszeiten erzielt werden.
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In langen, dünnen Kernnadeln ist keine Innenkühlung möalich, so daß
deren Wärmetransport möglicherweise die Zykluszeit des Spritzvorganges bestimmt.
Bei dem Dübel der beschriebenen Art ist die Wärmeableitung durch übliche Kühlverfahren
einfach. Mit kürzerer Zykluszeit ist höhere Wirtschaftlichkeit zu erzielen.
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Es ist möglich, die Verankerungssegmente gleich lang zu machen <1i
l2 12 1 ln) Für besondere Zwecke können die Segmente selbstverständlich untereinander
auch mit verschiedenen Längen oder Gestaltungsarten hergestellt sein. Zusätzlich
kann zu der in Achs£nrichtung liegenden Aussparung eine tangential und quer zur
Achsenrichtung liegende Queraussparung vorgesehen sein.
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Der Führungskanal kann bei entsprechender Anpassung sowohl glattzylinderförmig
als auch glatt-konisch sein, jedoch auch bei entsprechender Gestaltung und Abmessung
der Patrizenhöcker mit Absätzen, Stufen, Buckeln und ähnlichen Strukturen des Innenmantels
versehen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Dübels gemäß Erfindung
ist
in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen: Figur
1 einen Dübel gemäß Erfindung in perspektivischer Darstellung; Figur 2 den Dübel
gemäß Figur 1 in Vorderansicht; Figur 3 den Dübel gemäß Figur 1 in Draufsicht; Figur
4 den Dübel in der mit IV bezeichneten Blickrichtung gemäß Figur 2; Figur 5 den
Dübel in der mit V gekennzeichneten Blickrichtung gemäß Figur 1; Figur 6 einen Schnitt
durch den Dübel gemäß D - D gemäß Figur 3; Figur 7 eine Schnittansicht gemäß E -
E in Figur 2; Figur 8 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C - C in der Figur
6; Figur 9 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B - B in der Figur 6;
Figur
10 eine Schnittansicht gemäß der Linie A - A in der Figur 6; Figur 11 schematisch
den Aufbau eines Werkzeugnestes zur Herstellung der Dübel gemäß Figuren 1 bis 10.
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Der in den Figuren 1 bis 10 dargestellte Dübel ist aus Polyamid oder
einem anderen für den gleichen Verwendungszweck geeigneten Kunststoff hergestellt.
Der Dübel besitzt einen sich trichterartig erweiternden Einführungsschaft 1, der
mit Verdrehsicherungsrippen 2 in an sich bekannter Weise ausgestattet ist. Der Einführungsschaft,
der - wie bekannt - auch länger sein kann (Schaftdübel, Durchsteckmontage-Dübel),
setzt sich zum Ende des Dübels fort in einen Verankerungsteil 4, wie dies bei Dübeln
bekannt ist.
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Die Wandung des Einführungsschaftes 1 ist relativ dünn gehalten und
umfaßt eine konische, zum Einführen eines Spreizelementes, wie Schraube oder Nagelschraube,
dienende Bohrung 5, die konzentrisch zur Dübelachse 6 verläuft und deren Durchmesser
etwa dem Außendurchmesser des Spreizelementes entspricht.
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Der sich an den Einführungsschaft anschließende Verankerungsteil 4
ist bei dem Dübel gemäß Erfindung auf seiner Länge 1 in mehrere, zusammenhängende
Verankerungssegmente 8 bis 15 aufgeteilt. Die Verankerungssegmente 8 bis 14 weisen
dieselbe Teillänge 11 = 12 = - ln auf. Lediglich das letzte, an der Dübelspitze
befindliche Verankerungssegment 15 ist wegen der dort erforderlichen Verjüngung
der Außenkontur etwas anders gestaltet. Jedes Segment 8 bis 15 weist weiterhin eine
vom Mantel 16 des Verankerungsteils 4 ausgehende, sich zum Dübelinneren erstreckende
Vertiefung 18 bzw. 19 auf. Die von den Vertiefungen nicht erfaßten Teile des Dübelkörpers
bilden eine Folge von Rippen 20, 21, die wesentlicher Bestandteil jedes Segmentes
sind und die mit ihrer radialen Außenfläche den Dübelmantel bilden.
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Die Längen der Vertiefungen 18, 19 ff. sind - in Achsenrichtung addiert
- gleich den Segmentslängen 11 1 13 Allerdings bilden die Aussparungen keinen nur
auf einer Seite des Verankerungsteils 4 liegenden durchlaufenden seitlich offenen
Kanal. Vielmehr ist die Folge der #je zu einem Segment gehörenden Aussparungen von
Segment zu Segment um die Dübelachse um 1800 drehversetzt. Dies geht insbesondere
deutlich aus der Schnittfigur 6 hervor.
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Bei jeder Vertiefung 18 bzw. 19 können vier Einzelbereiche unterschieden
werden: - die Vertiefung 19 hat dieselbe Breite wie der Führungskanal, geht bis
auf dessen Sohle 23 und bildet den Schachtbereich 25 - die Vertiefung 18 nimmt fast
die gesamte Querschnittsbreite des Verankerungsteils ein und bildet einen "Wannenbereich"
26, der quer zur Achsrichtung liegt und ebenfalls bis zur Sohle 23 des Führungskanals
reicht.
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- weiterhin ist ein radial und axial konisch verlaufender Schräganschnitt
27 im stehengebliebenen Teil der Rippe 21 vorgesehen, wie in Figur 6 und Figur 9
erkennbar, der eine entsprechende Konizität der zum folgenden Segment gehörenden
Aussparung hervorruft; - analog ist ein solcher Schräganschnitt 28 an den rechts
und links zum Schachtbereich 25 stehengebliebenen Rippenteilen 29, 30 vorgesehen.
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Damit ist das Volumen jeder Rippe etwas verkleinert, so daß zum einen
der Dübelkörper sich leichter ins Bohrloch einschieben läßt und zu anderen nach
dem Einführen des Spreizelementes das weichere Kunststoffmaterial sowohl in die
Hohlräume des Verankerungsteiles
als auch in die des umgebenden
Mauerwerks ausweicht bzw.
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hineingequetscht wird. Deutlich ist aus den Schnittfiguren 8, 9 und
10 zu erkennen, daß je nach Schnittführung (vgl. z. B. Figur 8) die vorbeschriebene
Ausführungsart von Vertiefung und Rippe, eine Materialbrücke 32 von Segment zu Segment
herstellt, die über die gesamte Dübellänge für ausreichende axiale Steifigkeit des
Verankerungsbereiches sorgt und beim Spritzvorgang ausreichenden Materialfluß sichert.
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Es ist ersichtlich, daß die von Segment zu Segment um 1800 drehversetzten
Vertiefungen jeweils bis zur Sohle 23 des Führungskanals 24 reichen, so daß der
Kanal von Segment zu Segment wechselseitig zusammengesetzt wird und so einen durchgehenden
Kanalzug bildet. Dabei ist auch denkbar, daß die Sohle 23 mit Stufen, Absätzen,
Buckeln und anderen Strukturen versehen werden kann, die dann auf der Innenseite
des Führungskanals 24 erscheinen.
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Die Mindesterfordernisse für die Gestaltung der Aussparungen 18, 18',
19 sind damit: die Aussparungslängen in Achsenrichtung müssen gleich
den
Segmentslängen sein; in Mantelumfangsrichtung muß die Ausdehnung der Projektion
des Führungskanalquerschnitts auf den Mantel entsprechen. Das bedeutet für die Höcker
bzw. Zähne der Patrizenwerkzeuge, daß deren dem Führungskanal entsprechende Bereiche
zahnstangenartig ineinander greifen müssen. Dadurch wird eine Kernnadel im Bereich
des Verankerungsteils überflüssig.
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Es soll erwähnt sein, daß der Winkel der Drehversetzung von Segment
zu Segment für die Aussparung nicht nur 1800 betragen muß, sondern auch beispielsweise
1200 0 oder 90 oder auch beliebig sein kann, wenn die vorstehend genannten Mindestanforderungen
gewahrt sind.
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Die sich bei den Segmenten ergebenden Rippen 20, 21, deren Gestalt
insbesondere aus der Figur 1 hervorgeht, sind demnach ebenso axial drehversetzt
angeordnet wie die ihnen gegenüberliegenden Aussparungen. Jeweils benachbarte Rippen
sind über die genannte Materialbrücke 32 auf beiden Seiten des Verankerungsteil
miteinander verbunden. Die freien Schenkel 29, 30 der Rippen eines Segmentes können
über den Nenndurchmesser des Dübels radial hinausragen.
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Dadurch ergibt sich eine wirkungsvolle Verdrehsicherung
des
Dübels über seine gesamte Längsachse. Darüber hinaus ist möglich, die massive Seite
der Dübelsegmente zusätzlich nochmals ein- oder mehrfach in Richtung auf die Achse
zu schlitzen (nicht dargestellt), damit die einzelnen Segmentrippen eine ausreichende
Flexibilität besitzen, um sich rund um das eindringende Spreizelement und an die
Bohrlochwand anzuformen. Die Spitze des Dübels kann zweckmäßig durch eine Schwimmhaut
(nicht dargestellt) verschlossen sein.
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Die Materialbrücken 32 zwischen den Segmenten 8 bis 15 müssen ausreichend
stark sein, damit die Segmente 8 bis 15 bei axialer Beanspruchung nicht auseinanderreißen
und der Dübelkörper eine ausreichende axiale Steifigkeit hat. Das wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß mindestens 5 % der Gesamtquerschnittsfläche als Materialbrücke
vorgesehen wird.
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Als weiterer Vorteil zeigt sich, daß die drehversetzte Materialverteilung
im Bereich des Verankerungsteils auch die Anpreßkraft längs der Dübelachse von Seite
zu Seite wechseln läßt, so daß beim Einwirken der Kraftfluß schlangenförmig verläuft
und so Reibung und Formschluß erhöht.
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Das Material kann auch bei relativ brüchigen Bohrlochwandung, d. h.
dort, wo Lunker, Hohiräure und dgl. auftreten, in die Hohlräume hinein ausweichen.
Durch die vorbeschriebene Geometrie wird außerdem eine gleichmäßige Spreizung über
die gesamte Dübellänge erreicht.
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In der Figur 11 ist ein Formnest zur Herstellung eines Dübels gemäß
den Figuren 1 bis 10 schematisch dargestellt. Dieses Werkzeug ist geeignet, im Spritzguß-oder
in einem anderen Ausformungsverfahren eingesetzt zu werden. Das Spritzgußwerkzeug
besteht aus mehreren, um die Achse des Dübels versetzt angeordneten, radial zur
Achse verfahrbaren Teilen, die entsprechend der Vertiefung des Dübel-Verankerungsteils
4 Patrizenhöcker 37 aufweisen. Die Patrizenhöcker sind versetzt derart angeordnet,
daß beim Zusammenführen im Bereich der Führungskanalsohle 23 ein durchgehender Führungskanal
24 gebildet ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Dabei bleiben die Verankerungssegmente
8 bis 15 über Materialbrücken 32 miteinander verbunden. Wie erkennbar, ist das Werkzeug
ebenfalls segmentartig aufgebaut, wobei die einzelnen Werkzeug-Segmente im Bereich
des Verankerungsteils zu mehr oder weniger langen Dübelwerkzeugen zusammengesetzt
werden können.
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Bei Ausführung der beschriebenen Variante mit um 1800 drehversetzten
Aussparungen bzw. Segmentrippen ist der Werkzeugaufbau besonders einfach, wenn die
Werkzeug teilungsebene der in Figur 7 dargestellten Schnittebene entspricht. Dann
läßt sich der gesamte Dübelkörper entweder mittels nur einer Elektrode einrodieren
oder aber zur Verlängerung des Verankerungsteiles ebenfalls segmentartig in zwei
oder mehrere Einsätze zerlegen. In beiden Fällen bleibt der Werkzeugaufbau einfach,
Schieber, Züge usw. sind nicht erforderlich. Da im Verankerungsteil des Dübels keine
Kernnadel vorhanden ist, sind die öffnungswege des Werkzeuges sehr klein, ist die
Kühlung unproblematisch, so daß eine vergleichsweise hohe Schußzahl gefahren werden
kann.
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