CH692090A5

CH692090A5 - Profilverbindungssystem.

Info

Publication number: CH692090A5
Application number: CH49497A
Authority: CH
Inventors: Walter Baer; Max Oberholzer
Original assignee: Kanya Ag
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 2002-01-31
Also published as: DE29803308U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Profilverbindungssystem, bestehend aus Profilstäben und Verbindungselementen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein Verfahren zum Verbinden von Profilstäben gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 12.

Es sind Profilverbindungssysteme mit Profilstäben aus warm gepresstem Aluminium oder aus Kunststoff mit verschiedensten Verbindungselementen bekannt.

Die Mehrzahl der Profilverbindungssysteme erfordert für die Befestigung der Verbindungselemente an den Stabenden maschinelle Bearbeitungen, insbesondere präzis platzierte Bohrungen quer zur Längsachse des Stabes. In jüngerer Zeit werden auch Gewinde in axiale Langlöcher der Profilstäbe geschnitten und zum Verbinden von Stäben verwendet. Sowohl präzise Bohrungen quer zur Längsachse des Stabes als auch das rationelle Schneiden von Gewinden erfordert Werkzeugmaschinen und eine Werkstatt. Beim Aufbau bzw. bei einer Änderung oder Ergänzung von Profilstabkonstruktionen, z.B. an einer Messe, fehlen aber vielfach entsprechende maschinelle Einrichtungen. Bearbeitungen an Profilstäben sind, wenn vorhanden, durch Handwerkzeuge mit entsprechendem Aufwand und einer verminderten Präzision auszuführen.

Um den Aufwand für das Schneiden eines Gewindes ausserhalb einer Werkstatt klein zu halten, sind auch Verbindungssysteme mit selbstschneidenden Schrauben, die in axiale, durch Warmpressen etc. hergestellte Langlöcher der Stäbe einsetzbar sind und als Verbindungselement dienen, bekannt geworden. Je nach dem Material der Profilstäbe, wie Aluminium-Legierungen oder Kunststoff, ergeben sich beim Einsetzen von selbstschneidenden Schrauben verschiedene Nachteile, wie hoher Kraftaufwand, Abbrechen der Schraube mit verbleibendem Schraubenteil im Langloch des Profilstabes, Verformung des Schraubenkopfes mit dem Schraubenspannwerkzeug, rascher Verschleiss des Muttergewindes bei mehrmaligem Ein- und Herausdrehen der selbstschneidenden Schraube und/oder ungenügende Festigkeit der Verbindung, wenn eine solche erforderlich ist.

Bei der Anwendung selbstschneidender Schrauben besteht im Weiteren die Gefahr, dass bei einer schräg zur Längsachse der Bohrung eingesetzten Schraube eine schlechte Verankerung entsteht, die bei einem axialen Zug eine verminderte Festigkeit aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Profilverbindung und ein Verfahren zum Verbinden von Profilstäben zu schaffen, das die genannten Nachteile überwindet. Die Profilverbindung soll auch nach eventuell unpräzisem Ablängen der Profil stäbe keine Bearbeitungen wie Bohr- und Gewindeschneidarbeiten erfordern und beim Zusammenbau minimalen Zeitaufwand und keine Spezialwerkzeuge benötigen. Im Weiteren soll die Verbindung auch eine hohe Präzision aufweisen und hohe Festigkeitsansprüche erfüllen und bei häufigem Auf- und Abbau solcher Profilstabkonstruktionen keine Verschleisserscheinungen zeigen. Die Profilverbindung soll im Weiteren den zusätzlichen Einbau von Stäben in bereits bestehende geschlossene Rahmen erlauben.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Summe der Merkmale der Ansprüche 1 oder 12 gelöst.

Mit dem erfindungsgemässen Profilverbindungssystem ist es möglich, Profilstabkonstruktionen mit z.B. auch unpräzise abgelängten Profilstäben ohne jegliche weitere Bearbeitung unter Verwendung von Schraubenschlüsseln rasch und präzise aufzubauen. Unabhängig von der fachlichen Qualifikation der am Aufbau beteiligten Leute werden immer die gleich hohen Festigkeitsansprüche an der Verbindungsstelle erreicht, weil hoch präzis gefertigte Serienteile zum Einsatz gelangen, die auch bei mehrmaligem Auf- und Abbau solcher Konstruktionen die Verbindungsqualität beibehalten. Die Profilstabverbindung erlaubt auch ein Einsetzen von Stäben an bestehenden, geschlossenen Rahmenteilen.

Die Profilverbindung wird in der Regel zum Aufbau von Rahmenkonstruktionen mit im Wesentlichen rechtwinklig zueinander stehenden Stäben verwendet. Bei Ablängschnitten mit spitzen oder erhabenen Winkeln und mit Verbindungsplatten mit einem Gelenk können auch nicht rechtwinklige Rahmenkonstruktionsteile aufgebaut werden.

Das im Profilstab angeordnete Langloch kann verschiedene Querschnittsformen aufweisen, wenn im Langloch mindestens 2 oder 4 gleichmässig verteilte Stützflächen für die Spreizbüchse mit 2 bzw. 4 Spreizbeinen angeordnet sind. Besonders vorteilhaft sind runde oder gezahnte Langlöcher mit zylindrischem Innendurchmesser. Solche Langlöcher sind bei warm gepressten Aluminiumprofilen vorteilhaft herzustellen.

Die Verbindungsplatte kann verschiedene Ausführungen aufweisen. Sie kann an der Nahtstelle der Verbindung als Zwischenplatte sichtbar oder als unsichtbarer Spannbügel in die Nut des zweiten Profilstabes einschieb- und festspannbar sein. Die sichtbare Verbindungsplatte kann dem Querschnitt des ersten Stabes angepasst oder mit einem oder zwei über den Querschnitt hinausragenden Befestigungsflanschen versehen sein. Die Verbindungsschrauben sind bei Verbindungsplatten mit Befestigungsflanschen leicht zugänglich. Bei Verbindungsplatten, die dem Querschnitt des ersten Stabes entsprechen, sind die Verbindungsschrauben mit ihren Köpfen in der Verbindungsplatte versenkt angeordnet und sind somit unsichtbar.

Der Spreizbeinteil wird mit Vorteil mit einer Mantelfläche versehen, die sich nicht nur kraftschlüssig durch Klemmung, sondern sich auch durch einen Formschluss im Langloch des Profilstabes verankert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn an der Mantelfläche des Spreizbeinteiles eine sich im Langloch des Profilstabes verankernde Randerierung angeordnet ist. Der Spreizbeinteil weist dabei mindestens zwei gegenüber dem Zylinderteil im Aussendurchmesser elastisch zusammendrückbare Spreizbeine auf.

Sowohl der Zylinderteil als auch der Spreizbeinteil können Aussendurchmesser aufweisen, die gegenüber dem Langloch im Profilstab eine Toleranz zum Einstecken aufweisen. Die Spreizbüchse kann mittels einem Konusteil, der mit der Spreizschraube axial zur Spreizbüchse bewegt wird und die Spreizbeine aufspreizt, im Langloch form- und kraftschlüssig verankert werden.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, den Aussendurchmesser der Spreizbüchse auf einer Teillänge der Spreizbeine grösser als der Aussendurchmesser des Zylinderteiles und des Durchmessers des Langloches vorzusehen. Dabei ist es notwendig, die Spreizbeine beim Einstecken in das Langloch des ersten Profilstabes so elastisch zusammenzudrücken, dass sich der Aussendurchmesser des Spreizbeinteiles auf ein Einsteckmass verkleinert. Durch einen elastischen Rücksprung der durch Zusammendrücken erzeugten Spannung der Spreizbeine wird die Spreizbüchse im Langloch in der gewünschten Stellung gehalten und durch Eindrehen der Spreizschraube die Spreizbeine zusätzlich gespreizt. Dabei verankert sich die Spreizbüchse form- und kraftschlüssig im Langloch, und gleichzeitig wird mit der Spannschraube die Verbindungsplatte am ersten Profilstab festgespannt.

Im Nachfolgenden soll anhand von Beispielen die Erfindung zusätzlich erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Profilstab,
Fig. 2 eine Ansicht eines Teilstückes des Profilstabes gemäss Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht auf eine Spreizbüchse,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Spreizbüchse gemäss Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch ein Profilstabende mit einer eingesetzten Spreizbüchse,
Fig. 6 eine Ansicht auf eine Verbindungsplatte mit eingesetzter Spreiz schraube und eingesetzten Verbindungsschrauben,
Fig. 7 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Profilstabverbindung,
Fig. 8 einen Schnitt durch ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemässen Profilstabverbindung,
Fig. 9 einen Schnitt gemäss der Linie IX-IX von Fig. 8 und
Fig.

10 einen Schnitt durch ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemässen Profilstabverbindung.

In Fig. 1 ist ein typischer quadratischer Querschnitt eines Profilstabes dargestellt. Er weist ein axiales Langloch 2 und auf den vier Profilaussenseiten Nuten 3 auf. Das axiale Langloch 2 hat einen gezahnten Querschnitt. Solche und ähnliche Profilstäbe werden in verschiedenen Materialien, wie Aluminium oder Kunststoff, hergestellt. In Fig. 2 ist die Nut 3 in Draufsicht dargestellt.

In den Fig. 3 bis 7 sind die Verbindungselemente und der rechtwinklige Zusammenbau von einem ersten Profilstab 4 mit einem zweiten Profilstab 5 dargestellt. Fig. 3 und 4 zeigen eine Spreizbüchse 6 mit einer kreuzweisen Einfräsung 7 zur Bildung von vier Spreizbeinen 8. Die Spreizbüchse 6 besteht aus einem Zylinderteil 20 und einem Spreizbeinteil 21 mit einer Randerierung 22, die sich beim Spreizen im Langloch des Profilstabes verankert. Ein Aussendurchmesser 23 des Zylinderteiles erlaubt ein Einstecken in das Langloch 2 des Profilstabes. Ein Durchmesser 24 der Spreizbeine 8 ist im Bereich der Randerierung 22 etwas grösser als der Durchmesser 23 des Zylinderteiles 20. Gegen das freie Ende der Spreizbeine 8 verjüngt sich der Durchmesser 24 auf eine Einstecktoleranz.

Beim Einstecken der Spreizbüchse 6 in das Langloch 2 werden die Spreizbeine 8 elastisch zusammengedrückt und dabei der Aussendurchmesser 24 am Spreizbeinteil 21, insbesondere im Bereich der Randerierung 22, verkleinert. Durch einen elastischen Rücksprung der Biegespannung in den Spreizbeinen 8 wird die Spreizbüchse 6 nach dem Einstecken in das Langloch 2 des Profilstabes in der gewünschten Stellung gehalten, bevor eine Spreizschraube 11 eingesetzt wird. Beim Einstecken der Spreizbüchse 6 in das Langloch 2 erhält das Gewinde in der Spreizbüchse 6 eine zusammenlaufende Konizität, die beim Eindrehen der Spreizschraube 11 die Spreizbeine 8 zusätzlich spreizt und dadurch die Spreizbüchse 6 im Langloch 2 form- und kraftschlüssig verankert. Gleichzeitig wird eine Verbindungsplatte 12 am ersten Profilstab 4 festgespannt (Fig. 6 und 7).

Die Spreizbüchse 6 hat in diesem Beispiel ein rundes Aussenprofil 9, das in das axiale Langloch 2 des ersten Profilstabes 4 einsteckbar ist (Fig. 5 und 7). Der Querschnitt der Spreizbüchse 6 könnte auch einen anderen Querschnitt, z.B. quadratisch mit abge rundeten Ecken aufweisen, wenn das entsprechende axiale Langloch im ersten Profilstab einen solchen Querschnitt aufweist.

Die Verbindungsplatte 12 ist in diesem Beispiel mit zwei zylindrisch angesenkten Bohrungen 13 für zwei Verbindungsschrauben 14 versehen. Die Verbindungsschrauben 14 sind mit Plattenmuttern 15 ausgerüstet, die auf die lnnenmasse der Nuten 3 abgestimmt sind. In Fig. 7 ist strichpunktiert ein Imbusschlüssel 16 in die linke Verbindungsschraube 14 zum Festspannen der beiden Profilstäbe 4 und 5 eingesteckt. Die Verbindung der beiden Profilstäbe 4 und 5 schliesst in der Regel einen rechten Winkel 18 ein.

Die Verbindungsplatte 12 ist in diesem Beispiel als Zwischenplatte zwischen dem ersten und dem zweiten Profilstab 4 und 5 angeordnet. Sie ist dem Querschnitt des ersten Profilstabes 4 angepasst, und die Verbindungsschrauben 14 sind in der Verbindungsplatte 12 vollständig versenkt angeordnet.

In Fig. 8 und 9 ist eine Verbindungsplatte 30 mit zwei über den Querschnitt des ersten Stabes 4 hinausragenden Befestigungsflanschen 31, 31 min versehen. Verbindungsschrauben 32, 32 min sind bei solchen verlängerten Verbindungsplatten 30 leicht zugänglich. Die Verbindungsschrauben 32, 32 min können, wenn erwünscht, in den Befestigungsflanschen 31, 31 min versenkt sein. An Stelle der beiden Befestigungsflanschen 31, 31 min kann auch nur einer, z.B. der Befestigungsflansch 31, und die Verbindungsschraube 32 an der Verbindungsplatte 30 angebracht werden.

In Fig. 10 ist eine weitere Abwandlung der Verbindungsplatte in der Form eines Spannbügels 40 dargestellt. Der Spannbügel 40 hat in diesem Beispiel eine Länge 41, die dem Querschnitt des ersten Profilstabes 4 angepasst ist. Die Länge des Spannbügels 40 könnte auch länger gewählt werden. Die Breite des Spannbügels 40 wird so gewählt, dass er in eine Nut 42 des zweiten Profilstabes 5 eingesteckt werden kann. Die Befestigung des Spannbügels 40 am ersten Profilstab 4 ist gleichartig wie in den Beispielen in Fig. 7 und 8 mittels einer Spreizbüchse 8 und einer Spreizschraube 11. Für die Befestigung des Profilstabes 4 am Profilstab 5 dienen die im Spannbügel 40 versenkt angeordneten Verbindungsschrauben 43, 43 min . Im Gegensatz zu den Spannplatten 12, 30 ist der Spannbügel 40 in der Nut des Profilstabes 5 praktisch unsichtbar.

Die Erfindung schränkt sich nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ein. Die Spreizung der Spreizbüchse 6 kann auch auf andere Weise erfol gen, wie z.B. durch ein konisch geschnittenes Gewinde für die Spreizschraube oder einem axial beweglichen Konus etc.

Die Spreizbüchse 6 kann im Weiteren aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden. Zum Verbinden von Aluminium- oder Kunststoffprofilstäben sind Spreizbüchsen aus beispielsweise Metall, wie Stahl, oder Nichteisenmetall, aber auch aus Kunststoff anwendbar.

Der winkelförmige Zusammenbau von zwei Profilstäben 4, 5 kann nach folgendem Verfahren erfolgen. Beim Einstecken der Spreizbüchse 6 in das Langloch 2 werden die Spreizbeine 8 elastisch zusammengedrückt und dabei der Aussendurchmesser 24 am Spreizbeinteil 21 verkleinert. Die Spreizbeine 8 sind zum leichten Einführen in das Langloch 2 mit einer konischen Anphasung versehen. Das Muttergewinde in der Spreizbüchse 6 verengt sich beim Einstecken und erhält dabei zum freien Ende der Spreizbeine hin eine vorbestimmte Konizität. Gleichzeitig klemmt sich durch die elastische Kraft die Spreizbüchse 6 im Langloch 2 fest.

Durch das Eindrehen der Spreizschraube 11 mit einem Parallelgewinde in das konisch verformte Muttergewinde werden die Spreizbeine 8 wieder um ein vorgegebenes Mass gespreizt, sodass sich der randerierte Teil 22 formschlüssig und der glatte Teil der Spreizbeine kraftschlüssig im Langloch 2 festspannt bzw. verankert und dabei die Verbindungsplatte 12, 30, 40 am ersten Profilstab fixiert.

Die hohe Massgenauigkeit des Langloches 2 im Profilstab und die hohe Massgenauigkeit der Spreizbüchse 6 ergeben beim Einstecken der Spreizbüchse 6 in das Langloch 2 eine genau vorausbestimmbare Konizität des Innengewindes. Diese beiden Voraussetzungen stellen sicher, dass beim Einschrauben der Spreizschraube 11 eine sichere Verankerung, die auch hohen Zugkräften standhält, geschaffen wird.

Claims

1. Profilverbindungssystem bestehend aus Profilstäben und Verbindungselementen, wobei die Profilstäbe (4, 5) einen polygonalen, vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt mit mindestens einem axialen Langloch (2) und auf den Profilaussenseiten Nuten (3, 42) für Verbindungsschrauben aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement zum Verbinden von zwei Profilstäben (4, 5) in einem Winkel aus einer Spreizbüchse (6) mit einer axial angeordneten Spreizschraube (11), einer Verbindungsplatte (12, 30, 40) und mindestens einer Verbindungsschraube (14, 32, 43) besteht, die Spreizbüchse (6) mindestens zwei Spreizbeine (8) mit einem Aussenprofil aufweist, das in das axiale Langloch (2) eines ersten Profilstabes (4) einsteckbar ist und mittels der Spreizschraube (11) im axialen Langloch (2) festklemmbar und gleichzeitig die Verbindungsplatte (12, 30, 40)

am ersten Profilstab (4) mit der Spreizschraube (11) festspannbar ist, und dass die Verbindungsplatte (12, 30, 40) ihrerseits mit einer oder mehreren Verbindungsschrauben (14, 32, 43) in einer genannten Nut (3, 42) des zweiten Profilstabes (5) festspannbar ist.

2. Profilverbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Profilstab (4, 5) im Wesentlichen rechtwinklig (18) zueinander verbindbar sind.

3. Profilverbindungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Langloch (2) einen runden oder rund gezahnten Querschnitt aufweist.

4. Profilverbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstäbe (4, 5) aus warm gepresstem Aluminium oder aus Kunststoff bestehen.

5.

Profilverbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (12, 30) als Zwischenplatte zwischen dem ersten und dem zweiten Profilstab (4, 5) angeordnet ist.

6. Profilverbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte als Spannbügel (40) in die Nut (42) des zweiten Profilstabes (5) einschieb- und in dieser festspannbar ist.

7. Profilverbindungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (12) dem Querschnitt des ersten Profilstabes (4) angepasst ist und die Verbindungsschrauben (14) mit ihren Köpfen in der Verbindungsplatte (12) versenkt angeordnet sind.

8.

Profilverbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizbüchse (6) aus einem Zylinderteil (20) und einem Spreizbeinteil (21) besteht und am Spreizbeinteil (21) eine sich im Langloch (2) des Profilstabes (4) verankernde Randerierung (22) aufweist.

9. Profilverbindungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinderteil (20) der Spreizbüchse (6) mindestens zwei Spreizbeine (8) angeordnet sind, die gegenüber dem Zylinderteil (20) im Sinne einer Verkleinerung ihres Aussendurchmessers (24) elastisch zusammendrückbar sind.

10. Profilverbindungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (23) des Zylinderteiles eine Einstecktoleranz gegenüber dem Langloch (2) des ersten Profilstabes (4) aufweist.

11.

Profilverbindungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (24) der Spreizbüchse (6) auf einer Teillänge der Spreizbeine (8) grösser ist als der Aussendurchmesser (23) des Zylinderteiles, und dass durch elastische Verformung der Spreizbeine (8) beim Einstecken in das Langloch (2) des ersten Profilstabes (4) der Aussendurchmesser (24) auf der Teillänge der Spreizbeine (8) auf ein Einsteckmass gegenüber dem Langloch (2) zusammendrückbar ist.

12.

Verfahren zum Verbinden von Profilstäben in einem Profilverbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizbeine (8) der Spreizbüchse (6) beim Einstecken in das Langloch (2) des ersten Profilstabes (4) elastisch zusammengedrückt und dabei der Aussendurchmesser (24) am Spreizbeinteil (21) verkleinert, die Spreizbüchse (6) durch einen teilweisen elastischen Rücksprung der Spannung der Spreizbeine (8) im Langloch (2) in der gewünschten Stellung gehalten wird, und dass durch Eindrehen der Spreizschraube (11) die Spreizbeine (8) zusätzlich gespreizt werden und dabei die Spreizbüchse (6) form- und kraftschlüssig im Langloch (2) verankert und die Verbindungsplatte (12, 30, 40) am ersten Profilstab (4) festgespannt wird.