NO158554B - Selvborende festeanordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en freset, selv-borende festeanordning med en borspiss i den ene ende av festeanordningens stamme, hvilken spiss omfatter et par riller som strekker seg i like, motsatte vinkler i forhold til festeanordningens akse idet de ligger generelt på motsatte sider av denne, et par hælflatepartier som strekker seg mellom rillene, hvilke halflatepartier skjærer hverandre for å danne en smal tverregg og er utformet med økende tverrsnitt i plan parallelt med festeanordningens akse med økende avstand fra aksen langs nevnte plan, idet hver rille danner en skjæreegg og en bakflate og hver rille har et buet parti som innbefatter i det minste bakflaten og som har en vesentlig ensartet krumningsradius i et plan vinkelrett på rillens akse.

Mange forskjellige selborende festeanordninger eller borskrue-utforminger er utviklet opp til idag. Utforming av slike borskruer har ikke vært basert på noen eksakt vitenskap, hvilket er grunnen til at enkelte borskruer arbeider bra i visse materialer, men ikke i andre, og til at det forblir noe av et mysterium hvorfor andre borskruer ikke arbeider bra i det hele tatt. F.eks. er det kjent at for visse anvendelser vil en vanlig spikerspiss, når den dreies med tilstrekkelig hastighet, være tilstrekkelig til å gjennomtrenge visse materialer, f.eks. tørr vegg. På den annen side er det ennå ikke foreslått noen borskrue som på tilfredsstillende måte kan bores gjennom enkelte av de lavlegerte stål med høy fasthet. Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes GB patentskrifter 708 555, 788 745 og 471 709.

To av de viktigste kriterier som benyttes for å vurdere borskruers ytelse er: 1) størrelsen av den ende-trykkbelastning som er nødvendig for at skruen skal kunne bore og 2) den tid i sekunder det tar skruen å gjennomtrenge det spesielle materiale som bores. I omgivelser av monteringslinjetypen der et stort antall festeskruer installeres av en arbeider i løpet av en times tid vil selvsagt nedsettelse både av størrelsen av den nødvendige endebelastning og boretiden være fordelaktig både for den enkelte arbeider og for hans arbeidsgiver.

Det er følgelig et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en selvborende festeanordning eller borskrue som kan bore med lavere ende-trykkbelastning.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en borskrue som kan bore i et kortere tidsrom selv når endebelastningen er nedsatt.

Videre er det et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en borskrue som kan bore i lavlegerte stål av høy fasthet.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en festeanordning av den innledningsvis nevnte art, ved at hver rille i tillegg til buepartiet har et plant flateparti som strekker seg innad fra stammens ytterkant og innbefatter i det minste en del av skjæreeggen, og at hælflatepartiene har stort sett ingen krumning i retning parallelt med tverreggen, men har konveks krumning vinkelrett på tverreggen.

Fordelaktige utføringsformer av festeanordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av de etterfølgende krav. I enkelte av disse utføringsformer innbefatter buepartiet også en del av skjæreeggen (definert som det parti av rillens fremre ende som er foran tverreggen).

Borskruen ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles ved bruk av avrundete freser istedenfor de konvensjonelle rille- og spiss-sager. En av de store fordeler ved bruk av avrundete freser er at, til forskjell fra konvensjonelle sager, når tennene skjerpes fjernes lite eller intet materiale fra diameteren. Følgelig blir det lettere å reprodusere den optimale rilleutforming (dvs. der er mindre variasjoner i kvalitet som følge av slitasje på fresen). En ytterligere fordel, som også bidrar til ensartete produkter, er at tennene har en sterkere form som er mindre utsatt for avbøyning.

Ved fremstilling av disse borskruer blir rillefresene samtidig trykket inn i skrueemnets stamme langs akser som er parallelle, men forskjøvet i forhold til hverandre. Fresernes lengdeakser er skråstillet med like men motsatt spisse vinkler i forhold til endeaksen, idet fresene beveges langs de parallelle bevegelsesakser. Som følge av dette får rillen et rett flateparti svarende til fresens side og en krumning svarende til krumningen av frestannens spiss.

Festeanordningen eller borskruen ifølge foreliggende oppfinnelse har en sterkere skjæreegg som er mindre utsatt for brudd ved boring av de hardere materialer. Samtidig, ved at der bibeholdes en forholdsvis smal tverregg, vil det trykk som er nødvendig for å bevirke boring holdes på et minimum.

Oppfinnelen vil lettere forstås ut fra følgende detaljerte beskrivelse i sammenheng med tegningen. Fig. 1 er et sideriss av en selvborende, selvgjengende skrue ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et enderiss av borskruen i en utføringsform av foreliggende oppfinnelse sett langs linjen 2-2 på fig. 1. Fig. 3 er en forstørret gjengivelse av borspissen vist i fig. 2. Fig. 4 er et sideriss av borspissen sett parallelt med tverreggen eller fra linjen 4-4 i fig. 3. Fig. 5 er et sideriss sett parallelt med skjæreeggen eller langs linjen 5-5 på fig. 3. Fig. 6 er et sideriss sett fra linjen 6-6 på fig. 3, dvs. en linje parallell med tverreggen.

Fig. 7 er et sideriss sett fra linjen 7-7 på fig. 3.

Fig. 8 er et snitt langs linjen 8-8 på fig. 7, en linje som er vinkelrett på aksen til en av rillene. Fig. 9 viser et enderiss av en noe variert form av foreliggende oppfinnelse der skjæreeggene er utenfor senter (dvs. begge strekker seg utenfor samme diamteralplan). Fig. 10 er en annen alternativ utføringsform hvor skjæreeggene er stort sett koaksiale (dvs. i senter). Fig. 11 viser et enderiss av en utføringsform av foreliggende oppfinnelse som har en sponbrytende egenskap. Fig. 12 er et sideriss av utførinsgformen ifølge fig. 11 sett fra linjen 12-12. Fig. 13 er et snitt langs linjen 13-13 på fig. 12 og viser rillefresen som den er laget med. Fig. 14C er et sideriss av en form av den stort sett konvekse spiss, som viser fresens form for utformning av samme, og Fig. 14D er et sideriss av en alternativ form av den stort sett konvekse spiss hvor hver hæl på denne er utformet ved

hjelp av et par skråstilte flater, og viser fresens tannform for utforming av denne spiss.

Den selvborende, selvgjengende festeanordning ifølge foreliggende oppfinnelse er vist generelt ved 10. Fig. 1-8 viser et antall riss av den foretrukne utføringsform slik at den nøyaktige utforming av borspissen 12 kan oppfattes fullt ut. Den selv-gjengende gjenge 14 kan ha hvilken som helst hensiktsmessig form.

Borspissen 12 ifølge foreliggende oppfinnelse utformes ved hjelp av avrundete freser både for rilling og spissing istedenfor de konvensjonelle sager, omtrent som angitt i US patent 3 933 075. Rillefresene (ikke vist) plasseres på hver side av skrueemnet med sine lengdeakser i like, motsatte vinkler (generelt i størrelsesorden 15°) i forhold til emneaksen. I motsetning til teknikken ifølge US patent 3 933 075 der fresene trykkes inn i emnet med sine akser forløpende radielt inn i emnet, for å danne en jevnt buet rille, ved tildanning av rillene 16 og 18 i skruen 10 ifølge foreliggende oppfinnelse, trykkes fresene inn i emnet slik at deres sidekanter former et plant flateparti 20 og 22 (se fig. 8) i hver av rillene. Hver rille har da en sammensatt utforming som innbefatter et plant flateparti 20, 22 og et buet flateparti 24, 26. I den foretrukne utføringsform innbefatter disse plane partier 20, 22 skjæreeggene 28 og 30, mens buepartiene 24 og 26 innbefatter bak- eller trekkflater 32 og 34. Fresenes senterlinjer er over enden av emnet slik at det tynneste parti av steget vil være bak spissen.

En tverregg 36 dannes langs skjæringslinjen til hælflatepartier 38 og 40. Tverreggen 36 danner en spiss vinkel med hver av skjæreeggene 28 og 30 i størrelsesorden 30°. Utformingen av skjæreeggene 28, 30 og bakflåtene 32, 34, slik de er vist i fig. 2 og 3, er nødvendigvis summen av virkningene av rillene 16 og 18 og planeringen av hælflatepartiene 38 og 40.

Disse hælflatepartier har stort sett ingen krumning i retning parallelt med tverreggen 36, mens de derimot har en krumning i retning vinkelrett på tverreggen.

For å vise rillens virkelige form uten å vise spissen, er på fig. 8 vist i tverrsnitt langs linjen 8-8 i fig. 7, en linje som er vinkelrett på aksen til rillen 16. Den plane flate 20 er forbi, eller under den radielle senterlinje (heretter "under senter") som er parallell med de to skjæreegger 28 og 30. Dette skyldes rillenes 16 og 18 skråstilling i forhold til skruens lengdeakse. Buepartiet 24 har en ensartet krumningsradius i dette plan svarende til radien til fresen ved hjelp av hvilken dette parti ble formet. Linjen 8-8 er selvsagt ikke vinkelrett på rillens 18 akse, men danner en vinkel på 30° med denne. Fig. 8 gir således en dramatisk indikasjon på en innvirkning spissens overlagring kan ha på festeanordningens enderiss.

Et annet trekk ved rilleformen er vist i fig. 6. Skjæringslinjen mellom de vinkelstilte freser og stammens sylindriske omkrets danner krumme forkanter 42 og 44 i rillene 16 og 18. Dette, i sammenheng med fresens sirkulære form, gir en øselik-nende form nær skjæreeggene 28 og 30. Denne øseform kan føre til at festeanordningen trekker seg inn i det borete hull, hvilket i det minste delvis forklarer festeanordningens fenomenale boreegenskaper.

Selv om den foretrukne utføringsform innbefatter en form der skjæreeggene er over senter, skal det forstås at ved å minske dybden av fresenes inntrengning og ved å bevege fresene sideveis, kan både en "under senter" og en "på senter"-tilstand oppnås. Disse alternative former er vist i henholdsvis fig. 9 og 10. I disse utføringsformer innbefatter rillenes buepartier 32 og 34 en del av skjæreeggene 28 og 30, hvilket gir skjæreeggene en sammensatt form. I disse alternative utføringsformer er det viktig å opprettholde en relativt kort tverregglengde for å sikre at lavere endetrykk er nødvendig for å innlede boring.

Fig. 11 - 13 viser et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse. Opp til idag er sponbrytende egenskaper vært knyttet til borskruer med smidd spiss. Ved foreliggende oppfinnelse forløper grunne furer 46 og 48 i lengderetningen i hver utfrest rille 16 og 18. Dette sponbrytende trekk freses ved hjelp av fres 50 (fig. 13). Fresen 50 har et antall tenner 52 (fortrinnsvis benyttes en fres med 20 eller 32 tenner). Hver tann 52 har en profil som består av et ensartet, første bueparti 54, og en bueformet ribb 56 med en annen, kortere radius. Ribben 56 kan være forskjøvet fra den aksielle senterlinje i den ene eller annen retning avhengig av den ønskete rilleform. Selv om bare "over senter"-formen er vist, vil det forstås at den sponbrytende fure også kunne anvendes ved "under senter"- og "på senter"-formene vist i fig. 9 og 10. Videre skal det forstås at fresformen kan modifiseres ved å bevege ribbene over forsiden av den buete kant for å variere furens stilling i rillen for å plassere sponbryteren på hver side av tverreggen.

Som tidligere nevnt, vil borskruens 10 enderiss (som vist

i fig. 3, 9, 10) og skruens ytelse variere avhengig av den spesielle spiss som utformes på emnet. Det kan således hende at en spiss vil virke bedre enn en annen i et første materiale, men ikke i et annet materiale. Innledende prøving indikerer imidlertid at den generelt konvekse spiss som er påtenkt i den foretrukne utføringsform og vist i fig. 14C, stort sett virker bedre enn andre spissutforminger når den kombineres med den tidligere omtalte rilleform. For tildanning av denne generelt konvekse spiss benyttes en første fres (ikke vist) med konkave tenner for utfresing av et generelt triangulært parti på emnet fulgt av rilleutforming for dannelse av hælflatepartiet 40 og deretter danner en annen fres 58 med konkave tenner 60, hælflatepartiet 38 og tverreggen 36.

En alternativ, generelt konveks formet spiss er vist i

fig. 14D. I denne utføringsform dannes hvert hælflateparti av et par plane flater 62 og 64 som danner en stump vinkel. Denne utføringsforms generelt konvekse spiss dannes også av et par freser 66 (hvorav en er vist) som har tenner 68 med en omkrets formet som to vinkelpartier 70 og 72. Disse vinkelpartier danner en stump vinkel 0 som generelt er lik den vinkel som skal tildannes på borskruen. Fortrinnsvis er begge disse stumpe vinkler lik 172 1/2° (som målt innvendig på borskruen og utvendig på fresen). På denne måte vil spissen som formes av flatene 62 danne en vinkel som er 15° større enn den som dannes av de plante flater 64, f.eks. 105° i motsetning til 90°.

Forskjellige endringer, modifikasjoner og varianter vil være innlysende for fagmenn på området på grunnlag av ovenstående beskrivelse. F.eks. kan den generelt konvekse spiss på fig.

14C danne en større eller mindre vinkel ved å forskyve fresens 58 akse i forhold til emneaksen. Med hensyn til borspissen ifølge foreliggende oppfinnelse er det mulig at den form som her er omtalt, kan tildannes ved smiing.

Claims (6)

1. Freset, selv-borende festeanordning med en borspiss i den ene ende av festeanordningens stamme, hvilken spiss omfatter et par riller (16, 18) som strekker seg i like, motsatte vinkler i forhold til festeanordningens akse idet de ligger generelt på motsatte sider hv denne, et par hælflatepartier (38, 40) som strekker seg mellom rillene, hvilke hælflatepartier skjærer hverandre for å danne en smal tverregg (36) og er utformet med økende tverrsnitt i plan parallelt med festeanordningens akse med økende avstand fra aksen langs nevnte plan, idet hver rille danner en skjæreegg (28, 30) og en bakflate (32, 34) og hver rille har et buet parti (24, 26) som innbefatter i det minste bakflaten (32, 34) og som har en vesentlig ensartet krumningsradius i et plan vinkelrett på rillens akse, karakterisert ved at hver rille i tillegg til buepartiet (24, 26) har et plant flateparti (20, 22) som strekker seg innad fra stammens ytterkant og innbefatter i det minste en del av skjæreeggen, og at hælflatepartiene (38, 40) har stort sett ingen krumning i retning parallelt med tverreggen, men har konveks krumning vinkelrett på tverreggen.

2. Festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at buepartiet (24, 26) innbefatter et parti av skjæreeggen (28, 30).

3. Festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de to skjæreegger (28, 30) i aksialprojeksjon har rette partier som generelt strekker seg langs en felles midtlinje.

4. Festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at rillene (16, 18) opptar et areal som er større enn en hel kvadrant, idet et rett parti på hver skjæreegg strekker seg forbi et dimetralplan gjennom begge riller.

5. Festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hver skjæreegg har et rett parti som ligger nær inntil, men uten å skjære, et diametralplan.

6. Festeanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter en sponbrytende, grunn kanal (46, 48) som strekker seg i rillens lengde og generelt parallelt med dens akse.