CZ31270U1 - Spojovací sestava pro spojování konstrukčních dílů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká spojovací sestavy pro spojování konstrukčních dílů, například trubkových konstrukcí, zejména trubkových příhradových konstrukcí, jako ke spojení hlavních trubek v modulárních systémech příhradových nosníků a tvarových dílců používaných ve výstavnictví, zábavním průmyslu, architektuře apod.

Dosavadní stav techniky

Běžně se dílce trubkových příhradových konstrukcí spojují pomocí kuželových spojek zajišťovaných kuželovými kolíky v kónusech, což jsou soustružené prvky s vnitřním kuželem a příčným kuželovým otvorem, přivařené na koncích hlavních trubek příhradových nosníků. Kolíky jsou proti vypadnutí zajištěny pružnou závlačkou.

Tento typ spoje je schopen pojmout drobné výrobní nepřesnosti, je částečně samosvomý, ale má pět volných částí - jednu spojku, dva kolíky a dvě pružné závlačky, a pro jeho montáž a demontáž je nutné použití kladívka.

V poslední době se na tomto poli techniky objevila dvě spojovací zařízení, která nevyžadují pro provedení spoje nářadí:

WO2017095218 (Al) popisuje spojovací zařízení tvořené spojkou a koncovkami, které jsou přivařeny na konce trubek a jsou sestaveny z několika částí. Princip spoje spočívá v tom, že vnější maticí na koncovce jsou vysouvány ocelové kuličky ve vnitřním prostoru koncovky, kdy kuličky jsou vtlačeny do drážky vložené spojky, čímž dojde k zajištění spoje. Uvolnění spoje pak probíhá povolením matice koncovky.

Tento typ spojovacího zařízení je určen pro spojování trubek průměru 50 mm, je beznářaďový a je schopen pojmout drobné výrobní nepřesnosti.

WO2014177537 (Al) popisuje spojovací zařízení tvořené válcovou spojkou s dvěma drážkami a koncovkami, které jsou sestaveny z několika částí, a které jsou navařené na konce trubek. Princip vytvoření spoje spočívá v převlečném kroužku, kterým jsou ovládány západky uvnitř koncovky vysouvající se do drážek spojky a čímž spoj uzamykají. Poloha převlečného kroužkuje zajišťována výsuvným kolíkem na pružině.

Tento typ spoje je určen pro spojování trubek o průměru 50 mm, je beznářaďový a je vzhledem k poloze zamčeno/odemčeno náročný na přesnost.

V oboru stále chybí spojovací zařízení, které dovolí provedení spoje bez použití nářadí, umožní spojení konstrukčních dílů i v případě jejich drobných nepřesností, a současně je realizovatelné v rozměrech pro konstrukční díly menších průřezů jako jsou trubky průměru 50 i 35 mm.

Podstata technického řešení

Nové technické řešení je spojovací sestava vhodná pro spojování konstrukčních dílů, kterou je možné pohodlně vyrábět v širokém rozmezí velikostí, jako například pro spojování nejběžněji používaných trubek pro příhradové konstrukce o průměru 50 mm a 35 mm. Spojovací sestava však není omezena tvarem ani velikostí průřezu spojovaných konstrukčních dílů, pokud tyto mohou být pevně spojeny s odpovídajícími díly spojovací sestavy.

Výhodou spojovací sestavy podle předkládaného technického řešení je dále možnost provedení spolehlivého spoje bez použití nářadí a dosažení pevného spojení nosníků i snadného rozebrání spoje bez použití nářadí i v případě drobných nepřesností vzájemné polohy konstrukčních dílů, jako nepřesností, vzniklých například ohnutím některého ze spojovaných konstrukčních dílů nárazem při manipulaci, nebo oddálením spojovaných konstrukčních dílů např. v důsledku nesouososti příhradových nosníků.

-1 CZ 31270 Ul

Podstatu technického řešení tvoří spojovací sestava tvořená podlouhlou spojkou a alespoň jednou koncovkou, která sestává ze základního dílu tvořícího nosnou část pro ostatní části koncovky, kulisy uložené otočně kolem podélné osy koncovky mezi základním dílem a víkem, které je k základnímu dílu uchyceno prostřednictvím alespoň jednoho spojovacího prvku přes distanční vložky, a které má na svém vnějším plášti vnější závit, na němž je uložena převlečná matice s vnitřním závitem, vyznačující se tím, že kulisa na své straně odvrácené od základního dílu obsahuje příčnou stěnu, ve které je vytvořen průchozí tvarovaný centrální otvor s ozuby, přičemž podlouhlá spojka má alespoň jeden ze svých podélných konců tvarovaný komplementárně s tvarováním průchozího tvarovaného centrálního otvoru kulisy.

Termínem „komplementárně“ se rozumí, že průchozí centrální otvor vytvořený ve stěně kulisy je tvarovaný tak, aby při zasouvání spojky do koncovky ve směru podélné osy koncovky, mezerami mezi ozuby kulisy v podstatě těsně prošly ozuby spojky, a aby při v podstatě plném zasunutí spojky do koncovky bylo možné kulisou v koncovce pootočit kolem podélné osy koncovky tak, aby se ozuby konce spojky, vybíhající ve směru od podélné osy spojky k jejímu obvodu, nacházely alespoň částečně v zákrytu za ozuby centrálního otvoru kulisy, vybíhajícími ve směru od obvodu kulisy k podélné ose kulisy, a tedy nebylo možné spojku z koncovky vytáhnout zpět. Počet ozubů může být výhodně v rozmezí dva až osm, a mohou být kolem osy koncovky rozloženy v pravidelných i nepravidelných rozestupech, nej výhodněji jsou použity čtyři pravidelně rozložené ozuby. Počtem ozubů je také určen úhel pootočení kulisy, při kterém se ozuby spojky dostanou z polohy mezi ozuby kulisy („otevřeno“) do polohy přesného zákrytu za ozuby kulisy („zavřeno“), např. při počtu ozubů čtyři je tento úhel 90°. Krajní otočné polohy kulisy mohou být s výhodou přesně vymezeny, jak bude popsáno níže.

Provedení příčné stěny kulisy může být podle toho různě upraveno podle potřeby z hlediska požadovaných mechanických vlastností a možností výroby. Například stěna může být v podstatě rovinná, přičemž v jejím středu je v ní vytvořen průchozí centrální otvor tvarovaný tak, aby jím těsně prošly ozuby spojky při zasouvání spojky do koncovky ve směru podélné osy koncovky.

Pro umožnění pootočení kulisy kolem spojky při v podstatě plném zasunutí spojky do koncovky může být například v příčné stěně kulisy upraveno vybrání, ve kterém se mohou otočně pohybovat zuby spojky při pootočení kulisy při v podstatě plném zasunutí spojky do koncovky, nebo může mít stěna vhodnou tloušťku, aby bylo toto pootočení možné. Současně může být za ozuby konce spojky směrem od jejího konce upraveno ve spojce rotační vybrání, které dovolí volný rotační pohyb ozubů centrálního otvoru kulisy, vybíhajících k podélné ose kulisy, vzhledem ke spojce při v podstatě plném zasunutí spojky do koncovky.

V jednom výhodném provedení je základní díl koncovky pevně spojen s jedním konstrukčním dílem a podlouhlá spojka je na jednom svém podélném konci pevně spojena s dalším konstrukčním dílem. „Pevným spojením“ se zde rozumí jak rozebíratelné spojení (například závit, popř. s vhodným zajištěním proti povolení), tak nerozebíratelně spojení (například svar, závit zajištěný lepením nebo závlačkou). Oba uvedené konstrukční díly je tedy možné vzájemně spolehlivě rozebíratelně spojit.

V jiném provedení jsou tvarovány komplementárně s tvarováním průchozího tvarovaného centrálního otvoru kulisy oba podélné konce spojky, a spojovací sestava má dvě koncovky, z nichž každá je spojena s jedním konstrukčním dílem, kde tyto díly jsou určeny ke vzájemnému spojení prostřednictvím spojovací sestavy. Oba takové konstrukční díly je v tomto provedení možné vložením „oboustranné“ spojky spolehlivě rozebíratelně spojit.

V další variantě tohoto provedení „oboustranné“ spojky může být spojka příčně rozdělena a obě části takto rozdělené spojky jsou vzájemně spojeny, výhodně prostřednictvím kuželového nákružku pro vymezení vůle mezi nimi. Tak lze dosáhnout například přesného přizpůsobení délky spojky. V jiné variantě může být „oboustranná“ spojka vyrobena jako jeden celek, opatřený nákružkem vystupujícím z centrální části pláště spojky, který může sloužit k axiálnímu vymezení polohy koncovek vůči spojce při zasouvání spojky do koncovek.

V dalším výhodném provedení, pro snadné zavádění spojky do koncovky a pro správnou rotační orientaci spojky v koncovce, má spojka ve svém vnějším plášti podélnou vodicí drážku, a do

-2CZ 31270 Ul průchozího otvoru ve víku zasahuje tm komplementárně tvarovaný s tvarováním vodicí drážky ve spojce. Tm může být například válcový, a drážka může mít jemu odpovídající obdélníkový průřez. V jiném provedení mohu být tmy dva, například umístěné proti sobě, s odpovídajícími dvěma protilehlými vodícími drážkami ve spojce.

Ve výhodném provedení spojovací sestavy popsané výše jsou spojovací prvky tvořeny alespoň dvěma šrouby procházejícími přes víko, přes alespoň dva tvarované otvory vytvořené v příčné stěně kulisy, do základního dílu skrz distanční vložky. V jiném provedení může být spojovacím prvkem třmen nebo klec umístěné vně sesazených částí koncovky.

Jak bylo uvedeno výše, ve výhodném provedení má kulisa otočně uložená na základním dílu dvě krajní otočné polohy, otevřenou a uzavřenou, přičemž v otevřené poloze kulisy tvarovaný konec spojky volně prochází tvarovaným otvorem v kulise, zatímco v uzavřené poloze kulisy zabírají ozuby tvarovaného otvoru v kulise s ozuby tvarovaného konce spojky, takže v této poloze nelze konec spojky skrz centrální otvor v kulise vytáhnout ven z koncovky.

Nejvýhodněji jsou krajní otočné polohy otočení kulisy vymezeny dorazem vnitřních stěn tvarovaných otvorů příčné stěny kulisy o distanční vložky spojovacích prvků. Tvarované otvory příčné stěny kulisy jsou pro tento účel otočení například rotačně symetricky kolem osy rotace kulisy rozšířeny pro umožnění požadovaného úhlu pootočení kulisy vzhledem k ostatním částem koncovky.

V jednom provedení spojovací sestavy podle nároku je uzavřená poloha kulisy indikována/aretována mechanicky například prostřednictvím výstupku vytvořeného na kulise zapadajícího do vybrání na základním dílu, popřípadě vizuálně prostřednictvím značek vytvořených na kulise a základním dílu. Značky mohou mít například formu zahloubených či vystouplých bodů šipek, nápisu „otevřeno“, „zavřeno“ nebo jejich kombinace.

Převlečná matice spojovací sestavy je pro spolehlivé zajištění spojení výhodně, při jejím otáčení, prostřednictvím vzájemné spolupráce vnějšího závitu na víku a vnitřního závitu na převlečné matici, posunutelná ve směru ke kulise a od kulisy. Dotažením převlečné matice ve směru ke kulise tedy dochází k dotlačení kulisy k základnímu dílu a pevnému zajištění spoje k základnímu dílu v uzamčené poloze. Naopak povolením převlečné matice ve směru od kulisy dochází k uvolnění spoje potřebnému pro jeho rozpojení.

Spojka může být obecného průřezu, např. může mít alespoň ve své části tvar osmihranné tyče nebo kuželový tvar. Nej výhodněji je spojka alespoň v části svého vnějšího pláště obecně válcová.

Jednotlivé části spojovací sestavy mohou být nezávisle na sobě vyrobeny z materiálů s vhodnými mechanickými a fyzikálně chemickými vlastnostmi, jako jsou např. pevnost, svařitelnost, odolnost proti korozi apod. Jako příklady mohu být uvedeny ocel, nerezová ocel, hliník a jeho slitiny, plasty, kompozity atd.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, na kterých na obrázku 1 jsou zobrazeny v perspektivním pohledu spojka a rozložené jednotlivé díly koncovky spojovací sestavy;

na obrázku 2A je vyobrazen v perspektivním pohledu řez sestavenou koncovkou s vloženou spojkou v zajištěné poloze;

na obrázku 2B v perspektivním pohledu řez sestavenou koncovkou s částečně vysunutou spojkou v odjištěné poloze; a na obrázku 3A je vyobrazen pohled na průchozí tvarovaný otvor kulisy, ve směru podélné osy spojovací sestavy; a na obrázku 3B je vyobrazen pohled na odpovídající konec spojky tvarovaný komplementárně s tvarováním průchozího tvarovaného otvoru kulisy, ve směru podélné osy spojovací sestavy.

-3CZ 31270 Ul

Příklady uskutečnění technické řešení

Jedno z výhodných provedení spojovací sestavy podle technického řešení znázorněné na obrázku 1 je tvořené „oboustrannou“ podlouhlou spojkou 7, která je ve střední části svého vnějšího pláště válcová, přičemž na této části je vytvořen nákružek 8, vymezující přesněji axiální polohu a/nebo vůli spojky 7 vůči víku (nebo víkům) 5 koncovky. Ve válcové části vnějšího pláště spojky 7 je od obou konců spojky 7 vyfrézována podélná vodicí drážka 9 pro zajištění správné rotační polohy spojky 7 vůči koncovce.

Na obou koncích spojky 7 jsou upravené konce tvarované komplementárně s tvarováním průchozího tvarovaného centrálního otvoru 11 kulisy 3, jak je dobře seznatelné z obrázků 3A, 3B. Centrální otvor 11 má tedy v tomto provedení čtyři ozuby vybíhající ke středu centrálního otvoru 11 kulisy 3, tedy ve směru od obvodu kulisy 3 k její centrální podélné ose, a oba konce spojky 7 jsou opatřeny také čtyřmi ozuby, vybíhajícími vně ve směru od podélné osy spojky 7 k jejímu obvodu. Při jedné vhodné vzájemné poloze spojky 7 vůči kulise 3, resp. určitém natočení kulisy 3, otevřené poloze, může spojka 7 těsně projít skrz centrální otvor 14 kulisy 3, zatímco v uzavřené poloze zabírají ozuby tvarovaného centrálního otvoru H v kulise 3 za ozuby tvarovaného konce spojky 7, což znemožní zasunutí/vytažení spojky 7.

Koncovka podle tohoto provedení technického řešení sestává ze základního dílu I, který je opatřen zkosením hrany (na obr. 1 vlevo) pro přivaření na konec trubky nosníku. K tomuto základnímu dílu 1 je pak pomocí čtyř šroubů 6 přes distanční vložky 2, na kterých je osazena kulisa 3, přišroubováno víko 5 opatřené vnějším závitem s osazenou převlečnou maticí 4 opatřenou vnitřním závitem, takže převlečná matice 4 je při jejím otáčení prostřednictvím vzájemné spolupráce vnějšího závitu na víku 5 a vnitřního závitu na převlečné matici 4 posunutelná ve směru ke kulise pro zajištění spoje a od kulisy 3 pro uvolnění spoje.

Spojení se provede tím způsobem, že do sestavené koncovky s uvolněnou převlečnou maticí 4 a s kulisou 3 v odemčené poloze se vsune spojka 7. Rotační poloha spojky 7 vůči koncovce je dána drážkou 9 v těle spojky 7, do které zapadne tm 10 zasahující do průchozího otvoru ve víku 5 koncovky.

Otočením kulisy 3 v tomto provedení o 90° dojde k překrytí ozubů spojky 7 a kulisy 3 a uzamčení spoje. Aby bylo možné pootočení kulisy 3, je v příčné stěně kulisy 3 vytvořeno ve směru od základního dílu 1 vybrání kolem centrálního otvoru 14. pro ozuby spojky 7, a ve spojce 7 je od jejího konce za jejími ozuby v centrální válcové části po celém obvodu spojky 7 vytvořeno vybrání pro ozuby centrálního otvoru 11.

Následně je třeba zajistit kulisu 3 v uzamčené poloze, což se provede dotažením převlečné matice ke kulise 3. Rozebrání spoje se pak provádí opačným postupem. Uvolní se převlečná matice 4, kulisa 3 se pootočí o 90° zpět, čímž dojde k uvolnění spojky 7.

Tm 10 je viditelný na obr. 2A a 2B, které ukazují koncovku a spojku 7 je ve stavu zajištění spoje (2A) a ve stavu uvolnění spoje (2B) s částečně povytaženou spojkou 7.

Krajní otočné polohy otočení kulisy 3 jsou přesně vymezeny dorazem vnitřních stěn čtyř tvarovaných otvorů 12 příčné stěny kulisy 3 (viz obr. 3A) o distanční vložky 2 navlečené na spojovací šrouby 6. Tvarované otvory 12 jsou rotačně symetricky kolem osy rotace kulisy 3 rozšířeny do ledvinového tvam pro umožnění požadovaného úhlu pootočení kulisy 3 vzhledem k ostatním částem koncovky a tudíž i vůči spojce 7.

V naznačeném provedení koncovky je uzavřená poloha kulisy 3 indikována/aretována mechanicky prostřednictvím výstupku vytvořeného na kulise 3 zapadajícího do vybrání na základním dílu 1, jak je seznatelné např. na obr. 1 vlevo. Vizuálně je v naznačeném provedení šipkou vytvořenou na kulise 3 a bodem vytvořeným na základním dílu I kdy šipka a bod jsou v zavřené poloze spoje proti sobě.

Základní díl i koncovky byl vyroben z vysokopevnostní hliníkové slitiny EN AW 6082, ostatní díly z hliníkové slitiny EN AW 2007, spojovací šrouby 6 jsou ze zinkované oceli.

-4CZ 31270 Ul

Průmyslová využitelnost

Nový spoj lze použít pro spojování konstrukčních dílů, například trubek příhradových systémů pro výstavnictví, zábavním průmyslu, architektuře apod. o průměru 50 nebo 35 mm.

Claims (5)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Spojovací sestava tvořená podlouhlou spojkou (7) a alespoň jednou koncovkou, která sestává ze základního dílu (1) tvořícího nosnou část pro ostatní části koncovky, kulisy (3) uložené otočně kolem podélné osy koncovky mezi základním dílem (1) a víkem (5), které je k základnímu dílu (1) uchyceno prostřednictvím alespoň jednoho spojovacího prvku přes distanční vložky (2), a které má na svém vnějším plášti vnější závit, na němž je uložena převlečná matice (4) s vnitřním závitem, vyznačující se tím, že kulisa (3) obsahuje příčnou stěnu, ve které je vytvořen průchozí tvarovaný centrální otvor (11) s ozuby, přičemž podlouhlá spojka (7) má alespoň jeden ze svých podélných konců tvarovaný komplementárně s tvarováním průchozího tvarovaného centrálního otvoru (11) kulisy (3).

2. Spojovací sestava podle nároku 1, vyznačující se tím, že základní díl (1) koncovky je pevně spojen s jedním konstrukčním dílem a podlouhlá spojka (7) je na jednom svém podélném konci pevně spojena s dalším konstrukčním dílem.

3. Spojovací sestava podle nároku 1, vyznačující se tím, že oba podélné konce spojky (7) jsou komplementárně tvarovány s tvarováním průchozího tvarovaného centrálního otvoru (11) kulisy (3) a spojovací sestava má dvě koncovky, z nichž každá je spojena s jedním konstrukčním dílem, které jsou určeny ke vzájemnému spojem prostřednictvím spojovací sestavy.

4. Spojovací sestava podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím , že spojka (7) je příčně rozdělena a obě části takto rozdělené spojky (7) jsou vzájemně spojeny prostřednictvím kuželového nákružku (8) pro vymezení vůle mezi nimi.

5. Spojovací sestava podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojka (7) má ve svém vnějším plášti alespoň jednu podélnou vodicí drážku (9), přičemž do průchozího otvoru ve víku (5) zasahuje alespoň jeden tm (10), komplementárně tvarovaný s tvarováním vodicí drážky (9) ve spojce (7).

6. Spojovací sestava podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojovací prvky jsou tvořeny šrouby (6) procházejícími přes víko (5), přes alespoň dva tvarované otvory (12) vytvořené v příčné stěně kulisy (3), do základního dílu (1) skrz distanční vložky (2).

7. Spojovací sestava podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na základním dílu (1) otočně uložená kulisa (3) má dvě krajní otočné polohy, otevřenou a uzavřenou, přičemž v otevřené poloze kulisy (3) tvarovaný konec spojky (7) volně prochází tvarovaným centrálním otvorem (11) v kulise (3), zatímco v uzavřené poloze kulisy (3) zabírají ozuby tvarovaného centrálního otvoru v kulise (3) s ozuby tvarovaného konce spojky (7).

8. Spojovací sestava podle nároku 7, vyznačující se tím, že uzavřená poloha kulisy (3) je indikována mechanicky prostřednictvím výstupku vytvořeného na kulise (3) zapadajícího do vybrání na základním dílu (1) a/nebo vizuálně prostřednictvím značek vytvořených na kulise (3) a základním dílu (1).

9. Spojovací sestava podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že krajní otočné polohy otočení kulisy (3) jsou vymezeny dorazem vnitřních stěn tvarovaných otvorů (12) příčné stěny kulisy (3) o distanční vložky (2) spojovacích prvků.

-5CZ 31270 Ul

10. Spojovací sestava podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že převlečná matice (4) je pri otáčení prostřednictvím vzájemné spolupráce vnějšího závitu na víku (5) a vnitřního závitu na převlečné matici (4) posunutelná ve směru ke kulise (3) a od kulisy (3).

5 11. Spojovací sestava podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojka (7) je alespoň v části svého vnějšího pláště obecně válcová.