WO2004001236A1

WO2004001236A1 - Wood screw and method for producing the same

Info

Publication number: WO2004001236A1
Application number: PCT/EP2003/006000
Authority: WO
Inventors: Alois Wimmer
Original assignee: Swg Schraubenwerk Gaisbach Gmbh
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2003-06-07
Publication date: 2003-12-31
Also published as: DE10228505A1; AU2003242649A1

Abstract

The invention relates to a wood screw comprising a thread (4) that commences at a screw tip (1) and extends over part of the shank (2). Said screw is produced from a pre-tempered steel as the starting material. This obviates the need for thermal treatment after the rolling of the screw to increase the strength of the latter.

Description

Beschreibung Holzbauschraube und Verfahren zu ihrer Herstellung Description Wood construction screw and process for its manufacture

Die Erfindung geht aus von einer Schraube, die unter der Bezeichnung Holzbauschraube, Spanplattenschraube oder Schnellbauschraube bekannt ist. Solche Schrauben haben eine Schraubenspitze, von der aus das Gewinde ausgeht, das sich über mindestens einen Teil der Länge des Schafts erstreckt. Die Spitze dient dazu, ein Loch in dem Material herzustellen, in das die Schraube eingeschraubt wird. Damit die Schraube gut fasst, soll das Gewinde beim Walzen der Schraube bis zur Spitze der Schraube reichen. Beim Eindrehen der Schraube in Holz treten hohe Widerstandsdrehmomente auf, da das Loch durch die Schrau- be erst gebildet werden muss und das faserige Material des Holzes nicht zerstört, sondern zur Seite gedrängt wird. Es entsteht eine starke Ab- bremsung des Einschraubvorgangs, was unter anderem dazu führt, dass die Schraube stark tordiert wird. Holzbauschrauben dieser Art können beachtliche Längen erreichen, beispielsweise wenn sie zum Verbin- den von Dachkonstruktionen dienen.The invention is based on a screw, which is known under the name wood screw, chipboard screw or drywall screw. Such screws have a screw tip, from which the thread extends, which extends over at least part of the length of the shaft. The tip serves to create a hole in the material into which the screw is screwed. To ensure that the screw fits well, the thread should extend to the tip of the screw when rolling the screw. When the screw is screwed into wood, high resistance torques occur because the hole must first be formed by the screw and the fibrous material of the wood is not destroyed but is pushed aside. The screwing-in process is braked strongly, which among other things leads to the screw being twisted heavily. Wood construction screws of this type can reach considerable lengths, for example if they are used to connect roof structures.

Die bisherigen Schrauben dieser Art werden aus Drähten mit normalen Zugfestigkeiten von 350 bis 600 N/mm² hergestellt, wobei die Herstellung eine Umformung ist, bei der das Gewinde gewalzt wird. Das relativ weiche Material ermöglicht es, dass die Gewinde auch im Spitzenbereich ausgewalzt werden können. Nach der Herstellung durch Walzen wird die Schraube durch eine Wärmebehandlung gehärtet. Bei dem bekannten Härten dieser Art von Schrauben erreicht man eine hohe Härte der Oberfläche zu Erhöhung des Widerstands gegen Flächenpressung und Verschleiß bei gleichzeitiger Beibehaltung großer Zähigkeit im Kern. Diese Zähigkeit im Kern ist nach bisheriger Kenntnis wegen der hohen Drehmomente und der langen Schrauben erforderlich. Hinzu kommen auch die beim Einschrauben auftretenden Drehmomente und Drehschwingungen.The previous screws of this type are made from wires with normal tensile strengths of 350 to 600 N / mm ² , the production being a deformation in which the thread is rolled. The relatively soft material enables the threads to be rolled out even in the tip area. After being manufactured by rolling, the screw is hardened by a heat treatment. With the known hardening of this type of screw, high hardness is achieved the surface to increase the resistance to surface pressure and wear while maintaining great toughness in the core. According to previous knowledge, this toughness in the core is necessary because of the high torques and the long screws. Added to this are the torques and torsional vibrations that occur when screwing in.

Bei metrischen Schrauben treten andere Probleme auf. Hier ist das Einschraubdrehmoment wesentlich niedriger, da metrische Schrauben in vorhandene Gewinde eingeschraubt werden. Metrische Schrauben haben auch keine Schraubenspitze, sondern beginnen mit einem stumpfen Ende. Hier ist es bereits bekannt, als Ausgangsmaterial vorvergütetes Material zu verwenden. Die Frage einer Torsion der Schraube und der hohen Einschraubdrehmomente tritt hier nicht auf.There are other problems with metric screws. The screw-in torque is much lower here, since metric screws are screwed into existing threads. Metric screws also do not have a screw tip, but start with a blunt end. Here it is already known to use pre-coated material as the starting material. The question of a torsion of the screw and the high screwing torque does not arise here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, Holzbauschrauben der eingangs genannten Art wirtschaftlicher fertigen zu können. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Holzbauschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfah- ren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.The invention has for its object to provide a way to be able to manufacture wood screws of the type mentioned in a more economical manner. To achieve this object, the invention proposes a wood construction screw with the features of claim 1 and a method with the features of claim 4. Developments of the invention are the subject of dependent claims.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Verwendung eines vorvergüteten Materials für die nur durch Umformen herzustellen- de Schraube dennoch zu einer auch in der Praxis bewährten Schraube führt. Es ist gelungen, trotz des härteren Materials die Gewindegänge bis zu Spitze hin auszuwalzen, so dass der Vorteil des schnellen Ein- schraubens weiterhin gegeben ist. Auch die Frage der Dauerschwingfestigkeit in Rotationsrichtung, die bei dem Einschrauben von Holz- bauschrauben eine Rolle spielt, konnte überraschenderweise zufrieden stellend gelöst werden. Als besonders geeignet hat sich ein Material als Ausgangsmaterial herausgestellt, das eine von Festigkeit von mindestens etwa 650 N/mm² aufweist. Eine aus diesem Material hergestellte Schraube braucht nach Fertigstellung nicht mehr gehärtet zu werden.Surprisingly, it has been found that the use of a pre-tempered material for the screw that can only be produced by forming leads to a screw that has also proven itself in practice. In spite of the harder material, it was possible to roll out the threads up to the tip, so that the advantage of fast screwing in continues to exist. The question of fatigue strength in the direction of rotation, which plays a role when screwing in wood construction screws, was surprisingly solved satisfactorily. A material that has a strength of at least about 650 N / mm ² has proven to be particularly suitable as the starting material. A screw made from this material no longer needs to be hardened after completion.

Zur weiteren Verbesserung der Qualität der Schraube kann erfindungsgemäß in Weiterbildung vorgesehen sein, dass das Ausgangsmaterial, üblicherweise ein Draht beliebiger Länge, vor dem Walzen des Gewindes durch Ziehen auf einen richtigen Durchmesser gebracht wird. Die- ses Ziehen des Drahtes durch einen Ziehstein führt zu einer Verfestigung des Drahtmaterials und damit zu einer nochmaligen Erhöhung der Festigkeit der Schraube, wobei diese Erhöhung der Festigkeit ebenfalls vor dem Walzen erfolgt.To further improve the quality of the screw, a further development according to the invention can provide that the starting material, usually a wire of any length, is brought to a correct diameter by pulling before the thread is rolled. This pulling of the wire through a drawing die leads to a solidification of the wire material and thus to a further increase in the strength of the screw, this increase in strength also taking place before the rolling.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, dem Wortlaut der Patentansprüche und der Zusammenfassung, die durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht werden, sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt die einzige Zeichnungsfigur zur Erläuterung der Maßnahmen nach der Erfindung die Seitenansicht einer Schraube.Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention, the wording of the claims and the summary, which are incorporated by reference into the content of the description, and with reference to the drawing. Here, the only drawing figure to explain the measures according to the invention shows the side view of a screw.

Die Zeichnung zeigt eine Schraube mit einer Schraubenspitze 1 , einem Schraubenschaft 2 und einem an dem der Schraubenspitze 1 gegenü- berliegenden Ende des Schraubenschafts angeordneten Schraubenkopf 3. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Senkkopf. Von der Spitze ausgehend weist der Schaft der Schraube ein Gewinde auf, im dargestellten Beispiel ein eingängiges Gewinde. Selbstverständlich könnte auch ein zweigängiges Gewinde vorhanden sein. Das Gewinde ist bis direkt zur Schaftspitze ausgewalzt. Dadurch soll ein schnelles Eingreifen der Schraube beim Eindrehen in das Holzmaterial erreicht werden. Die Schraube wird folgendermaßen hergestellt. Als Ausgangsmaterial wird ein Draht mit einer Festigkeit von mindestens 650 N/mm² verwendet. Dieser Draht hat einen etwas größeren Durchmesser, als es für die Herstellung der Schraube erforderlich ist. Der Draht wird durch einen Ziehstein hindurchgezogen, wobei er seinen Durchmesser auf das gewünschte Maß verringert. Durch die Durchmesserverringerung tritt eine Erhöhung der Festigkeit auf. Anschließend wird der Kopf 3 gestaucht und mit der Antriebsvertiefung versehen. Dadurch erhöht sich in diesem Bereich die Festigkeit nochmals, was für das Einschrauben der Schraube auch wichtig ist. Dieser Rohling wird dann in einem Walzbackenpaar gewalzt, wobei sowohl die Spitze hergestellt als auch das Gewinde aufgewalzt wird. Anschließend ist die Schraube fertig und braucht nicht nachbehandelt zu werden. Trotz der Tatsache, dass die Schraube jetzt eine über ihren Querschnitt konstante Härte aufweist, haben auf diese Weise hergestellte Holzbauschrauben die gleichen Vorteile wie die bekannten Holzbauschrauben. The drawing shows a screw with a screw tip 1, a screw shaft 2 and a screw head 3 arranged on the end of the screw shaft opposite the screw tip 1. The example shown is a countersunk head. Starting from the tip, the shaft of the screw has a thread, in the example shown a single thread. Of course, there could also be a two-start thread. The thread is rolled out right up to the tip of the shaft. This should ensure that the screw engages quickly when screwing into the wood material. The screw is made as follows. A wire with a strength of at least 650 N / mm ^{2 is} used as the starting material. This wire has a slightly larger diameter than is required to manufacture the screw. The wire is drawn through a drawing die, reducing its diameter to the desired level. The reduction in diameter leads to an increase in strength. Then the head 3 is compressed and provided with the drive recess. This increases the strength in this area again, which is also important for screwing in the screw. This blank is then rolled in a pair of jaws, producing both the tip and the thread. The screw is then finished and does not need to be treated. Despite the fact that the screw now has a hardness that is constant over its cross-section, wood construction screws produced in this way have the same advantages as the known wood construction screws.

Claims

Patentansprüche claims

1. Holzbauschraube, mit1. Wood construction screw, with

1.1 einem Schraubenschaft (2),1.1 a screw shaft (2),

1.2 einer Schraubenspitze (1 ),1.2 a screw tip (1),

1.3 einem Gewinde (4), das1.3 a thread (4) that

1.3.1 von der Schraubenspitze (1 ) ausgehend sich über mindestens einen Teil des Schraubenschafts (2) erstreckt, wobei1.3.1 starting from the screw tip (1) extends over at least part of the screw shaft (2), wherein

1.4 die Schraube aus vorvergütetem Material durch Umformen hergestellt ist und1.4 the screw is made of pre-coated material by forming and

1.5 nach dem Umformen nicht weiter gehärtet ist.1.5 is not further hardened after forming.

2. Schraube nach Anspruch 1 , bei der das Ausgangsmaterial eine Festigkeit von mindestens etwa 650 N/mm² aufweist.2. Screw according to claim 1, wherein the starting material has a strength of at least about 650 N / mm ² .

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Ausgangsmaterial vor dem Walzen des Gewindes (4) durch Ziehen auf den richtigen Durchmesser gebracht ist.3. Screw according to claim 1 or 2, wherein the starting material is brought to the correct diameter by pulling before rolling the thread (4).

4. Verfahren zum Herstellen einer Holzbauschraube, mit folgenden Verfahrensschritten:4. Process for producing a wood construction screw, with the following process steps:

4.1 ein Rohling aus vorvergütetem Material wird durch Stauchen mit einem Kopf (3) versehen,4.1 a blank made of pre-tempered material is provided with a head (3) by upsetting,

4.2 der Rohling wird durch Walzen mit einer Spitze (1 ) und einem Gewinde (4) versehen,4.2 the blank is provided with a tip (1) and a thread (4) by rolling,

4.3 die dadurch hergestellte Schraube wird nicht gehärtet.4.3 the screw produced in this way is not hardened.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem als Ausgangsmaterial ein Stahl mit einer Festigkeit von mindestens etwa 650 N/mm² verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 4 der 5, bei dem der Rohling vor der Verformung auf einen verringerten Durchmesser gezogen wird. 5. The method according to claim 4, in which a steel with a strength of at least about 650 N / mm ^{2 is} used as the starting material. The method of claim 4 of 5, wherein the blank is drawn to a reduced diameter before being deformed.