(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重係止手段（３；２３）が設けられたスリーブ（２；２２）を具え、該スリーブの前端部に、長手方向スリットにより互いに分離された屈曲可能な拡開アームを有する打込みアンカーであって、拡開アームを継手状の屈曲部（６；２６）において後腕部（８；２８）及び前腕部（９：２９）に区分し、両腕部（８，９：２８，２９）の間の角度（α）を約１００〜１６０°とし、前腕部（９：２９）の前端（７）を屈曲部（６；２６）よりもスリーブ（２；２２）の中心軸線に近接して配置し、屈曲部（６；２６）の外面にスリーブ（２；２２）の最大外径を実質的に超えないチゼル状カッター（１０）を設けてなることを特徴とする打込みアンカー。
【請求項２】
請求項１記載の打込みアンカーにおいて、後腕部（８；２８）の外面に接続する背面（１１）と、前腕部（９；２９）の外面から突出するチゼル面（１２）とでカッター（１０）を限定し、これらの表面は互いに約３０〜９０°の切削角（ε）をなす配置としたことを特徴とする打込みアンカー。
【請求項３】
請求項２記載の打込みアンカーにおいて、背面（１１）をスリーブ（２；２２）の中心軸線（Ａ）に対して約１４０〜１７５°の角度（δ）で傾斜させると共に前腕部（９；２９）の長手方向に対してほぼ垂直に配置したことを特徴とす打込みアンカー。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項記載の打ち込みアンカーにおいて、カッター（１０）を拡開アームのほぼ全幅に亙って半径方向に延在させると共に両腕部（８，９；２８，２９）の間の屈曲部（６；２６）よりもスリーブ（２；２２）の前端（７）に近接させて配置したことを特徴とする打込みアンカー。
【請求項５】
請求項４記載の打込みアンカーにおいて、後腕部（８；２８）の長さ（ｒ）を、屈曲部（６；２２）からスリーブ（２；２２）の前端（７；２７）までの距離の約５０〜１７０％としたことを特徴とする打込みアンカー。
【請求項６】
請求項５記載の打込みアンカーにおいて、屈曲部（２６）からスリーブ（２２）の前端まで延在する前腕部（２９）を、それぞれの前端で環状の支持部（２１）により互いに結合し、該支持部（２１）の領域内に継手（２７）を形成すると共に、前記支持部（２１）はカッターの上方で測定した外径より小とする外径を前記前腕部（２９）の結合領域内に有することを特徴とする打込みアンカー。
【請求項７】
請求項６記載の打込みアンカーにおいて、環状支持部材（２１）を円筒形状とし、その軸線方向長さ（ｌ）をスリーブ（２２）の肉厚（ｗ）の約２〜５倍としたことを特徴とする打込みアンカー。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の打ち込みアンカーにおいて、スリーブ（２；２２）の肉厚（ｗ）をスリーブ外径の約１５〜２０％とし、両腕部（８，９；２８；２９）の間の屈曲部（６；２６）の領域内における肉厚（ｇ）を、スリーブ（２；２２）の肉厚（ｗ）の約２５〜７５％に低減したことを特徴とする打込みアンカー。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の打ち込みアンカーにおいて、後腕部（８：２８）の外面を鞍形としたことを特徴とする打込みアンカー。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の打ち込みアンカーにおいて、カッター（１０）はスリーブ（２；２２）の素材よりも高硬度とすると共に該スリーブ（２；２２）と一体的に成形してなることを特徴とする打込みアンカー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、荷重係止手段が設けられたスリーブを具え、該スリーブの前端部に、長手方向スリットにより互いに分離された屈曲可能な拡開アームを有する打込みアンカーに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
既知の打込みアンカーは、多くの場合、いわゆる「拡開原理」に基づいて係止される。これに使用される衝撃拡開アンカーは、通常は、テーパ付きの内孔を有するスリーブ状のアンカー本体と拡開素子とを具える２部分構成とされている。事前に用意したドリル孔内に係止するため、ハンマー等による衝撃力によって拡開素子をアンカー本体の拡開領域に押込む。その結果、拡開領域が半径方向に拡開し、ドリル孔内壁に対して力学的に押圧される。これらの既知の衝撃拡開アンカーは、複数部分から構成されることに由来して問題が派生することもある。例えば、拡開素子が誤ってアンカー本体内孔に挿入される場合があり、また、拡開素子が内孔から脱落して紛失することもある。拡開素子を内孔の外側に配置して保持する別の実施形態においては、アンカー本体が転倒すると拡開素子が斜傾する。所望の係止値を達成するためには大きな拡開力が必要となる。不可欠な拡開力にも拘わらず打込みに要する力を低減するため、テーパ形状の拡開素子は可能な限り小さなテーパ角を有するものとする必要がある。その反面、拡開素子は比較的大きな長さを有するものでなければならない。そのため、拡開素子はアンカー本体の長手方向寸法の約半分を占めることとなる。したがって、荷重係止手段としての内ねじにはアンカー本体における極く僅かな長さしか残されず、内ねじに締結されるアンカーロッドの調整範囲は極めて僅かである。また、アンカーロッドがアンカー本体に対して比較的僅かな長さでしか締結されないため、大きな横方向荷重が作用する際にアンカー本体が損傷する惧れがある。
【０００３】
拡開原理に基づく係止に際しては、大きな拡開力が必要とされる。したがって、完成された固定点では中心軸線と縁部との間隔が過大となる。これらの間隔は必ずしも常に確保されないため、拡開原理に基づく打込みアンカーとは別に、形状結合によってドリル孔内に係止されるシステムも提案されている。このシステムは、通常は、ドリル孔の底部領域にバックカット加工を施すものである。このような係止システムは、スリーブ形状のアンカー本体に設けられた拡開アームを半径方向内方からバックカット内に係合させて形状結合を可能とするものである。
【０００４】
ドイツ特許第３５３６５１８号明細書は、バックカットが施されたドリル孔内に形状結合して係止される打込みアンカーを記載している。この打込みアンカーは、ドリル孔底部に当接する内ねじスリーブから構成され、このスリーブの前側領域には拡開アームが配置されている。拡開アームは、スリーブと可撓結合され、屈曲部によって後腕部と前腕部とに区分される。前腕部は、スリーブの中心軸線に対して鋭角で傾斜すると共に、先端が相互に接続されている。スリーブが内孔に衝撃的に挿入される際に、拡開アームの両腕部が屈曲部で屈曲してバックカット内に突出する。屈曲後、前腕部は平坦な底部を形成する。この既知の打込みアンカーは、一般的に使用されている複数部分からなるバックカットシステムとは異なり、単体として形成され、屈曲可能な拡開アームが成形された内ねじスリーブから構成される。しかし、単体の打込みアンカーは予め特別な準備工程でバックカットを施したドリル孔内でのみ係止可能である。この準備工程は所要時間が長く、所望の深度にバックカットを作成するために特殊なバックカット工具を必要とする。その際、ドリル孔底部からのバックカットまでの正確な距離に注意しなければならない。さもなければ、腕部が屈曲せず又は屈曲が不完全となる惧れがあるからである。
【０００５】
【発明の課題】
本発明の課題は、上述した従来の打込みアンカーの欠点を解消するため、一体化された構成を有し、もっぱら軸線方向のハンマー衝撃力によってドリル孔内に係止可能とされた打込みアンカーを提案することにある。特に、打込みアンカーが形状結合によって係止され、中心軸線と縁部との間隔を減少することができ、予め特殊なバックカット工具による追加作業工程でドリル孔底部にバックカットを正確な位置関係で施さなくとも打込みアンカーをドリル孔内で係止可能とするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明による打込みアンカーは、請求項１記載の事項を特徴とする。特に、本発明は、荷重係止手段が設けられたスリーブを具え、該スリーブの前端部に、長手方向スリットにより互いに分離された屈曲可能な拡開アームを有する打込みアンカーにおいて、拡開アームを継手状の屈曲部において後腕部及び前腕部に区分し、両腕部の間の角度を約１００〜１６０°とし、前腕部の前端を屈曲部よりもスリーブの中心軸線に近接して配置し、屈曲部の外面にスリーブの最大外径を実質的に超えないチゼル状カッターを設けてなることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、後腕部から前腕部までの屈曲部にチゼル状カッターを配置する。それにより、打込みアンカーはスリーブをドリル孔に挿入する際に自動的にバックカット加工を施す。チゼル状カッターは、スリーブの挿入時に外側へ屈曲した腕部によってドリル孔内壁に押圧され、ハンマー衝撃力が及ぼされる度にドリル孔内壁から材料を切削する。このようにして、打込みアンカーは腕部の形状に適合するバックカットを自動的に形成する。バックカットを形成するための独立した作業工程は不要となり、補助的な特殊バックカット工具も不要である。形状結合により係止される打込みアンカーの打込み工程は、従来の打込みアンカーの打込み工程とほぼ一致する。本発明による打込みアンカーは単体であるため、拡開に必要なアンカー部品が紛失する惧れはない。むしろ、打込み工程は簡素化される。多くの場合、既知の衝撃拡開アンカーの拡開に必要とされる装着アーバが不要となり、ハンマー衝撃力を直接スリーブの後端部に伝達することができる。特別な拡開素子を内孔に配置することなく打込みアンカーを係止できるため、より大きな長さ部分を荷重係止手段のために残すことができ、より長い範囲でアンカーロッドを締結することが可能となる。これにより、接続した部材に係る再調整の可能性が拡大する。アンカーロッドを締結する長さが増大することにより、大きな横方向荷重が負荷された際のスリーブ欠陥の惧れは低減する。
【０００８】
カッターは、後腕部の外面に接続する背面と、前腕部の外面から突出するチゼル面とによって局限される。その際、両表面は互いに約３０〜９０°の切削角を形成する。この範囲内で選択された切削角によればカッターの良好な切削特性が実現され、カッターが打込みアンカーの引張ひずみに対して過度に変形する惧れはない。
【０００９】
カッターの背面をスリーブの中心軸線に対して約１４０〜１７５°の角度で傾斜させることにより、軸線方向のハンマー衝撃力はドリル孔内壁に最適条件下で伝達される。背面は、前腕部の長手方向に対して垂直に位置するのが有利である。その際、バックカット工程が特に効率的に進行するからである。同時に、上述した範囲内で適切に選択された傾斜角により、カッターが基盤にクランプされる事態を回避することが可能である。
【００１０】
カッターは、複数の突部から形成することができる。カッターは、腕部の全幅に亙って半径方向に延在すると共に、両腕部の接続領域における屈曲部よりもスリーブの前端に近接させて配置するのが有利である。カッターが腕部の全幅に亙って延在することにより、ドリル孔内壁の切削加工も腕部の全幅に亙って行われる。腕部間に位置する長手方向スリット領域では、ドリル孔内壁をカッターによって直接的に加工するものではない。しかし、そこでもチッピング効果により材料を切削・除去することができる。
【００１１】
後腕部の長さは、屈曲部からスリーブの前端までの間隔の約５０〜１７０％とする。また、前腕部の長さは、屈曲部におけるアンカーの外径と拡開フラップの前端におけるアンカー外径との差の約１．５倍以下とする。選択された配置関係において、打込み前の初期状態における前腕部は、ドリル孔内壁に対して約２０°以上の角度を形成する。この角度は、打込み後の屈曲状態での腕部において約９０°以上となる。その結果、係止した打込みアンカーの引張り荷重において、屈曲した腕部の再変形は確実に不可能となる。後腕部と前腕部の長さは、打込み後に後腕部がドリル孔壁に対して少なくとも１５°だけ傾斜するように選択され、アンカーの引張りひずみにおける滑りは無視しうるものとする。打込み後、後腕部はドリル孔内壁に対して最大６０°だけ傾斜する。すなわち、構造力学的に後腕部は、アンカーへの荷重負荷に際して主として引張り荷重を分担する。
【００１２】
屈曲部からスリーブ前端まで延在する前腕部を、その前端部において環状支持部により互いに結合すれば、拡開アーム相互間の相対的位置関係が正確に決定される。支持部による結合領域は、前腕部の屈曲を容易とする継手として機能する。その際、支持部は結合領域において、カッター上で測定した外径よりも小さい外径を有する。なお、拡開アームの腕部を環状中実材料の両側に配置する場合でも、スリーブ挿入時の屈曲が確実に達成される。
【００１３】
スリーブの環状部分は、スリーブ肉厚の約２〜５倍の軸線方向長さを有する円筒形状とするのが有利である。この範囲内で長さを選択する場合には、チゼル状カッターの下方に搬出された材料を受けるための十分なスペースが確保される。配置関係のために、切削特性に係る最適領域におけるチゼル状カッターのドリル孔内壁に対する指向性が確保される。前腕部の二重継手状の接続構造及び選択された長さにより、前腕部は完全屈曲状態でドリル孔内壁に対して確実に９０°以上の角度をなす。
【００１４】
スリーブの肉厚は、スリーブ外径の約１５〜２５％とする。スリーブの外径は、係止後に締結するねじ又はねじロッドの公称径よりも約２〜４ｍｍだけ大とするのが好適である。この場合には、貫通挿入による取り付けも可能となる。ねじ領域外における肉厚の減少に関しては、スリット等にも拘わらずねじ領域の引張断面に相当する少なくとも１個の正味断面が残存することを考慮する必要がある。その際、両腕部間の継手状屈曲部及び支持部の結合領域における肉厚は、スリーブ残部の肉厚の約２５〜７５％に低減する。その結果、屈曲部と継手状接続領域における変形に必要な力は比較的小さく抑えることが可能である。
【００１５】
後腕部の外面を鞍形に形成する場合には、切削作成されたバックカットと後腕部とに半径方向支持面が特に良好に適合する。
【００１６】
カッターの切削特性を向上させるため、カッターはスリーブ材料よりも高硬度とするのが有利である。その際、製造技術上の理由により、カッターをスリーブと一体成形するのが有利である。この場合、一体化されたカッターの表面は、例えば熱処理又は硬質材料粒子の被覆等により硬化させる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明による打込みアンカー１の第１実施形態を示している。本実施形態に係る打込みアンカー１は、荷重係止手段としての内ねじ３を有する金属スリーブ２から構成され、その前端部４には軸線方向スリットにより互いに分離された拡開アームが設けられている。拡開アームは接続部、好適には塑性変形継手５を介してスリーブ２の残部に接続され、屈曲部６により後腕部８と、後腕部８に対して傾斜した前腕部９とに区分される。前腕部９の前端７は同時にスリーブ２の前端を構成するものであり、塑性変形継手５よりもスリーブ２の中心軸線Ａに近接している。
【００１９】
図３に示すように、両腕部８，９は互いに約１００〜１６０°の角度αをなす。前腕部９の外面はスリーブ２の中心軸線Ａと平行な線分、すなわちドリル孔内壁に対して角度βをなす。角度βの好適値は初期状態で２０°以上、腕部８，９が屈曲した最終状態で９０°以上である。後腕部８の外面はドリル孔内壁に対して角度γを形成する。角度γの好適値は初期状態で約２０°以下である。その際、後腕部８の外面は鞍形とするのが有利である。腕部８，９が完全に屈曲した最終状態で、角度γの好適値は約１５〜６０°である。図３に示すように、屈曲部６は塑性変形継手５とスリーブの前端７とを結ぶ線分ｈの外側に位置する。また、スリーブの前端７は塑性変形継手５よりも中心軸線Ａに近接している。後腕部８の長さr  はスリーブの前端７から屈曲部６までの距離ｓ、すなわち前腕部９の長さの約１／２から２倍とする。腕部８，９の長さ比、両者間の角度α、並びに中心軸線及び／又はドリル孔内壁に対する角度β,  γ等を適切に選択すれば、腕部８，９は軸線方向の衝撃力によりドリル孔内壁に向けて確実に屈曲する。
【００２０】
図１及び図２に示すように、後腕部８及び前腕部９の間の屈曲部６に、拡開アームの外面から半径方向に突出するチゼル状カッター１０を配置する。カッター１０は、後腕部８の外面に接続する背面１１と、前腕部９の外面に接続するチゼル面１２とにより限定される。図４に示すように、背面１１及びチゼル１２面は約３０〜９０°の切削角εを規定する。その際、背面１１はスリーブの中心軸線Ａに対して約１４０〜１７５°の角度δで傾斜している。なお、背面１１は前腕部９の長手方向に対して垂直となるように傾斜させるのが有利である。
【００２１】
本発明による打込みアンカー１は、その前端７がドリル孔底部に当接するまで、基盤Ｇ中に穿設された所要径のドリル孔Ｂ内に挿入される。その挿入状態では、スリーブ２の後端部がドリル孔Ｂから突出する。打込みアンカー１は、ドリル孔Ｂから突出するスリーブ２の後端部に、ハンマー等で軸線方向の衝撃力を負荷することにより、ドリル孔Ｂ内に係止する。軸線方向の衝撃力が負荷された腕部８，９は、ドリル孔Ｂの内壁に向けて外側に屈曲変形する。カッター１０はドリル孔Ｂの内壁を切削し、スリーブ２の完全挿入状態でバックカットＵを形成する。そのバックカットＵの配置は、カッター１０及び後腕部８の外面形状に適合するものである。基盤Ｇに対する切削特性を向上させるため、カッター１０はスリーブの残部よりも高い硬度を有する。そのために、カッター１０に適切な熱処理による硬化処理を施す。拡開アームの両腕部外面に配置するカッター１０は、硬質材料粒子を被覆するか、又は全体を硬質金属製とすることができる。しかし、好適にはカッター１０をスリーブ２と一体的に成形する。
【００２２】
図５及び図６は、本発明による打込みアンカー２０の第２実施形態を示している。打込みアンカー２０は、内ねじ２３を設けた金属製スリーブ２２から構成される。スリーブ２２の前端部には、後腕部２８及び前腕部２９を具える拡開アームが設けられ、両腕部２８，２９は屈曲部２６により互いに区分される。後腕部２８は塑性変形継手２５を介してスリーブ２２の残部に接続する。屈曲部２６の領域にはチゼル形カッターを配置する。カッターは、前述した実施形態におけるカッターと一致するため、同一の参照数字１０で表した。前腕部２９は、その前端で環状支持部２１に結合する。支持部２１の外径は、カッター１０上で測定されたスリーブ２２の外径よりも小とする。支持部２１の長さｌは、スリーブ２２の肉厚ｗの約２倍〜５倍とする。前腕部２９から支持部２１までの屈曲部には、前腕部２９の屈曲を容易にするための継手２７を配置する。継手２７の肉厚ｇは、スリーブ２２の肉厚ｗの約２５〜７５％とする。スリーブ２２の肉厚ｗは、スリーブ外径の約１５〜２５％とする。支持部２１は腕部２８，２９の屈曲を容易にすると共に、打込みアンカー２０の係止状態で前腕部２９をスリーブ２２の軸線に対して少なくとも９０°の角度で確実に傾斜させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明による打込みアンカーの第１実施形態を一部縦断面で示す側面図である。
【図２】  図２は、図１に示した打込みアンカーを拡開アームの屈曲状態で示す縦断面図である。
【図３】  図３は、拡開アーム及びカッターの位置関係を示す線図である。
【図４】  図４は、拡開アーム及びカッターの位置関係を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明による拡開アンカーの第２実施形態を一部縦断面で示す側面図である。
【図６】  図６は、図５に示した打込みアンカーを拡開アームの屈曲状態で示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，２０  打込みアンカー
２，２２  スリーブ
３  内ねじ
４  腕部の前部
５，２５  塑性変形継手
６，２６  屈曲部
７  スリーブ前端
８，２８  後腕部
９，２９  前腕部
１０  カッター
１１  背面
１２  チゼル面
２１  支持部
【図１】
0004055919.tif 000002
【図２】
0004055919.tif 000003
【図３】
0004055919.tif 000004
【図４】
0004055919.tif 000005
【図５】
0004055919.tif 000006
【図６】
0004055919.tif 000007