-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Hohlprofilstäben einer Tür und/oder eines Verglasungsrahmens. Weiter betrifft die Erfindung einen Eckverbinder zur Verwendung in diesem Verfahren sowie einen Tür-/Türblatt-/oder Verglasungsrahmen, der mit einem solchen Verfahren gebildet ist.
-
Um Hohlprofilstäbe, insbesondere Aluminiumhohlprofile, zu einem Rahmen zu verbinden, wurden bisher stranggezogene Aluminiumeckwinkel verwendet. Diese Aluminiumeckwinkel werden erzeugt, indem ein stranggezogenes, gewinkeltes Profil per Sägeschnitt scheibenförmig abgeschnitten wird.
-
Nachteil dieser Aluminiumeckwinkel ist, dass beim Sägeschnitt übliche Zuschnitttoleranzen auf den resultierenden Aluminiumeckwinkel übertragen werden. Werden die Aluminiumeckwinkel dann als Eckverbinder zum Verbinden von Hohlprofilstäben verwendet, ist aufgrund der übertragenen Toleranzen die Handhabung nicht automatisierbar möglich und der Fügeprozess der Hohlprofilstäbe mit dem Eckverbinder mit erhöhtem Aufwand verbunden.
-
Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Aluminium als Eckverbindermaterial liegt in der hohen Abkühlgeschwindigkeit von darauf aufgebrachten Klebematerialien, die den Fügeprozess zusätzlich erschwert.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von Hohlprofilstäben, insbesondere aus Aluminium, vorzuschlagen, das einfach und automatisierbar durchführbar ist.
-
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Verbinden von Hohlprofilstäben mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Ein Eckverbinder zur Verwendung in diesem Verfahren sowie ein mit diesem Verfahren gebildeter Tür-/Türblatt-/oder Verglasungsrahmen sind Gegenstand der Nebenansprüche.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Ein Verfahren zum Verbinden von Hohlprofilstäben einer Tür und/oder eines Verglasungsrahmens weist die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen von Hohlprofilstäben aus Metall;
- b) Ausbilden von Eckverbindern auf der Basis von Kunststoffmaterialien mit zwei gewinkelt zueinander angeordneten Schenkeln;
- c) Einschieben der Schenkel der Eckverbinder in die Hohlprofilstäbe zum Bilden eines Skeletts;
- d) Verpressen des Skeletts unter Verwendung von Eckwinkelpressen.
-
In diesem Verfahren werden zum Verbinden von Hohlprofilstäben aus Metall Eckverbinder auf der Basis von Kunststoffmaterialien verwendet. Kunststoffmaterialien können durch Spritzguss mit äußerst geringen Toleranzen einzeln hergestellt werden. Es entfällt somit der Zuschnitt der Eckverbinder aus einem stranggezogenen Profil, wodurch gleichzeitig die Zuschnitttoleranzen vermieden werden. Die Eckverbinder auf der Basis von Kunststoffmaterialien weisen exakte Abmessungen auf und können so problemlos automatisch mit einer Handhabungseinrichtung in die Hohlprofilstäbe eingefügt werden.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffmaterialien die Abkühlgeschwindigkeiten aufgebrachter Klebstoffe verringert werden und somit der Fügeprozess durch Zeitgewinn erleichtert wird. Zusätzlich kann durch die Verwendung von Kunststoffmaterialien statt Metall Gewicht eingespart werden.
-
Nach Verbindung der Hohlprofilstäbe mit den Eckverbindern auf der Basis von Kunststoffmaterialien wird das so gebildete Skelett verpresst, um ein Herausrutschen der Eckverbinder aus den Hohlprofilstäben über einen Form- und Reibschluss zu unterbinden.
-
Vorzugsweise werden in Schritt a) Hohlprofilstäbe aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, bereitgestellt. So ist es vorteilhaft möglich, großtechnisch im Strangpressverfahren Hohlprofilstäbe herzustellen, die dann auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden. Dies ist zeit- und kostensparend.
-
Weiter vorteilhaft wird in Schritt b) ein faserverstärktes Kunststoffmaterial verwendet. Faserverstärkter Kunststoff hat den Vorteil, dass Kräfte entlang der Faserausrichtung abgeleitet werden und somit die Eckverbinder besonders robust gegenüber einer Krafteinleitung sind. In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird faserverstärkter Polyamidkunststoff verwendet. Polyamidkunststoffe sind thermoplastische Kunststoffe, die sich vorteilhaft sehr gut großtechnisch verarbeiten lassen. Im verfestigten Zustand weisen sie eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf und wirken so auf einen mit den Hohlprofilstäben gebildeten Rahmen vorteilhaft stabilisierend.
-
Vorzugsweise werden in Schritt b) Hauptbreitseiten und/oder Seitenbreitseiten der Eckverbinder zu ihren freien Enden hin konisch verjüngend ausgebildet. Eine konische Verjüngung alter Eckverbinder-Breitseiten bewirkt vorteilhaft, dass der Eckverbinder sich beim automatischen Einfügen mittels einer Handhabungseinrichtung in die Hohlprofilstäbe ohne großen Widerstand einfügen lässt und sich zusätzlich in den Hohlprofilstäben selbst zentriert.
-
Vorzugsweise werden in Schritt b) die Schenkel entlang ihrer Längserstreckung mit einem ersten Abschnitt, der zu den freien Enden der Schenkel hin konisch verjüngend ausgebildet ist, und mit einem zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt mit einem geraden Verlauf weg erstreckt, ausgebildet. Durch den ersten Abschnitt wird somit vorzugsweise das Einfügen in die Hohlprofilstäbe erleichtert und automatisierbar ermöglicht sowie eine Selbstzentrierung bereitgestellt. Durch den zweiten, geradlinig verlaufenden Abschnitt schmiegt sich der Eckverbinder eng an Wände der zu verbindenden Hohlprofilstäbe an, so dass das Herausrutschen des Eckverbinders aus den Hohlprofilstäben vorzugsweise bereits ohne Verpressen unterbunden wird.
-
Vorzugsweise umfasst Schritt b) wenigstens einen der folgenden Schritte:
- b1) Vorsehen einer länglichen Ausnehmung auf wenigstens einem der Schenkel;
- b2) Vorsehen einer äußeren Ausnehmung an wenigstens einem der Außenrandbereiche der Schenkel.
-
Die längliche sowie die äußere Ausnehmung tragen bei der Verpressung der Hohlprofilstäbe mit den Eckwinkelpressen vorteilhaft zum Reibschluss bei. Zusätzlich kann durch die Materialeinsparung weiter Gewicht eingespart werden.
-
Wenn weiter vorteilhaft in Schritt c) Klebstoff in die längliche und/oder äußere Ausnehmung eingebracht wird, ergibt sich zusätzlich ein Formschluss zwischen den Hohlprofilstäben und dem Eckverbinder. So entsteht vorzugsweise eine besonders innige Verbindung, so dass die Hohlprofilstäbe an einem Herunterrutschen von dem Eckverbinder gehindert werden.
-
Vorzugsweise wird die äußere Ausnehmung mit einem Positionierbereich versehen und der Eckverbinder wird mit einer Handhabungseinrichtung an dem Positionierbereich aufgenommen. Der Eckverbinder gelangt so vorteilhaft in die richtige Position, um dann automatisch von der Handhabungseinrichtung in die Hohlprofilstäbe eingeschoben werden zu können.
-
Zur Verwendung in dem beschriebenen Verfahren ist ein Eckverbinder auf der Basis von Kunststoffmaterial gebildet und weist zwei gewinkelt zueinander angeordnete Schenkel auf.
-
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein faserverstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere um einen faserverstärkten Polyamidkunststoff.
-
Besonders bevorzugt sind die Hauptbreitseiten und/oder die Seitenbreitseiten des Eckverbinders zu ihren freien Enden hin konisch verjüngend ausgebildet. Somit ist das Einschieben des Eckverbinders in Hohlprofilstäbe leichter und der Eckverbinder zentriert sich automatisch in den Hohlprofilstäben selbst.
-
Um vorteilhaft nicht nur leicht einschiebbar und selbstzentrierend zu sein, sondern auch gleichzeitig am Ende des Einschiebens einen Reibschluss zwischen Hohlprofilstäben und Eckverbinder bereitzustellen, weisen die Schenkel entlang ihrer Längserstreckung einen ersten Abschnitt auf, der zu den freien Enden der Schenkel hin konisch verjüngend ausgebildet ist, und einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt mit einem geraden Verlauf weg erstreckt.
-
Vorteilhaft weist der Eckverbinder auf wenigstens einem Schenkel eine längliche Ausnehmung auf. Diese längliche Ausnehmung bewirkt vorteilhaft zusammen mit einem Klebstoffmaterial einen Formschluss des Eckverbinders mit den Hohlprofilstäben.
-
Vorzugsweise ist in der länglichen Ausnehmung ein schräg zu der Längserstreckung des Schenkels angeordneter erster Steg angeordnet. Besonders bevorzugt ist dieser erste Steg parallel zu einer Krafteinwirkung durch die Eckwinkelpressen angeordnet. So wirkt dieser erste Steg vorteilhaft zum Stabilisieren des Eckverbinders in dem Bereich der länglichen Ausnehmung.
-
Weisen nun besonders bevorzugt beide Schenkel die längliche Ausnehmung auf, wird so ein breiter zweiter Steg zwischen den beiden Schenkeln gebildet, der den Eckverbinder beim Verpressen mit den Eckwinkelpressen stabilisiert.
-
Vorzugsweise ist zum Bilden dieses zweiten Steges eine einem Ende des Schenkels abgewandte Seite der länglichen Ausnehmungen schräg, insbesondere mit einem 45°-Winkel zu der Längserstreckung des Schenkels, ausgebildet.
-
Vorzugsweise weist wenigstens einer der Schenkel an seinem Außenrandbereich eine äußere Ausnehmung auf. In die äußere Ausnehmung kann vorteilhaft eine Handhabungseinrichtung eingreifen und so den Eckverbinder automatisch in die Hohlprofilstäbe einschieben. Außerdem bewirkt die äußere Ausnehmung zusammen mit einem in die Hohlprofilstäbe eingebrachten Klebstoff vorzugsweise einen Formschluss zwischen Eckverbinder und jeweiligem Hohlprofilstab.
-
Vorzugsweise weist die äußere Ausnehmung einen ersten flachen Bereich, der insbesondere gerade verläuft, und einen zweiten tiefen Bereich, der vorzugsweise zwei schräg aufeinander zulaufende Flanken aufweist, auf.
-
Der erste flache Bereich stellt dabei vorteilhaft eine Fläche zur Verfügung, die mit dem Klebstoff den Formschluss zwischen Eckverbinder und Hohlprofilstab bewirkt. Der zweite tiefe Bereich ist derart schräg ausgebildet, dass eine Handhabungseinrichtung bzw. ein Element einer Handhabungseinrichtung sich vorzugsweise automatisch zwischen den beiden Flanken selbst zentriert und somit die richtige Positionierung des Eckverbinders an der Handhabungseinrichtung bewirkt wird.
-
Vorteilhaft ist die äußere Ausnehmung im Bereich des ersten Steges angeordnet. In diesem Bereich ist der Schenkel des Eckverbinders durch den ersten Steg stabilisiert, so dass der Stabilitätsverlust durch die Anordnung der äußeren Ausnehmung an dem Schenkel vorteilhaft ausgeglichen werden kann.
-
Ein Türrahmen oder ein Türblattrahmen oder ein Verglasungsrahmen weist aus Metall gebildete Hohlprofilstäbe auf, von denen jeweils zwei in bevorzugter Ausgestaltung mit einem oben beschriebenen Eckverbinder verbunden sind bzw. wobei der Rahmen mit dem oben beschriebenen Verfahren gebildet ist.
-
So lässt sich vorteilhaft besonders einfach, automatisch und kostengünstig der Tür-/Türblatt-/oder Verglasungsrahmen herstellen.
-
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
-
1 eine Draufsicht auf eine der Hauptbreitseiten eines Eckverbinders gemäß einer ersten Ausführungsform;
-
2 eine Draufsicht auf eine innere Seitenbreitseite des Eckverbinders aus 1;
-
3 eine perspektivische Ansicht des Eckverbinders aus 1;
-
4 eine vergrößerte Detailansicht einer äußeren Ausnehmung des Eckverbinders aus 1; und
-
5 eine Ansicht auf die innere teilweise geschnittene Seitenbreitseite eines Eckverbinders gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Hauptbreitseite 10 eines Eckverbinders 12 einer ersten Ausführungsform.
-
Der Eckverbinder 12 ist auf der Basis von Kunststoffmaterial und in der gezeigten Ausführungsform aus faserverstärktem Kunststoffmaterial 13 gebildet. Der Eckverbinder 12 weist zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel 14 auf.
-
Die Schenkel 14 sind folgendermaßen in mehrere Abschnitte unterteilt:
An ihren freien Enden 16 sind die Schenkel 14 abgerundet ausgebildet. Von den freien Enden 16 weg erstreckt sich jeweils ein erster Abschnitt 18, der sich zu dem freien Ende 16 hin konisch verjüngt. Am Ende dieses ersten Abschnittes 18 ist ein zweiter Abschnitt 20 angeordnet, der sich von dem ersten Abschnitt 18 weg erstreckt und einen geradlinigen Verlauf aufweist.
-
An einem Endbereich 22 des zweiten Abschnittes 20 sind die Schenkel 14 miteinander verbunden. Dabei weist der Eckverbinder 12 im Endbereich 22 an einer inneren Seitenbreitseite 24 eine gerundete Aussparung 26 auf. Auf der schräg, der gerundeten Aussparung 26 gegenüberliegenden Seite des Endbereiches 22 weist der Eckverbinder 12 an einer äußeren Seitenbreitseite 28 eine abgeschrägte Kante 30 auf.
-
Die Abrundung der freien Enden 16, der konische Verlauf des ersten Abschnittes 18 und der geradlinige Verlauf des zweiten Abschnittes 20 sowie die gerundete Aussparung 26 sind in 2 bei der Draufsicht auf die innere Seitenbreitseite 24 des Eckverbinders 12 deutlich zu erkennen.
-
Weiter ist in beiden Schenkeln 14 des Eckverbinders 12 jeweils eine längliche Ausnehmung 34 angeordnet. Wie in der perspektivischen Ansicht des Eckverbinders 12 in 3 zu sehen, sind die länglichen Ausnehmungen 34 als Durchbruch 36 durch die Hauptbreitseiten 10 des Eckverbinders 12 gebildet. In den länglichen Ausnehmungen 34 ist jeweils ein erster Steg 38 angeordnet, der sich schräg zu der Längserstreckung des jeweiligen Schenkels 14 erstreckt.
-
Im Endbereich 22 der Schenkel 14 ist jeweils durch schräge Ausbildung einer dem freien Ende 16 des Schenkels 14 abgewandten Seite 39 der länglichen Ausnehmung 34 ein zweiter Steg 40 gebildet.
-
Die Schenkel 14 weisen an ihren Außenrandbereichen 42 im Bereich des ersten Steges 38 eine äußere Ausnehmung 44 auf. Die äußere Ausnehmung 44 ist in größerem Detail in 4 dargestellt.
-
Die äußere Ausnehmung 44 weist einen ersten flachen Bereich 46 und einen zweiten tiefen Bereich 48 auf. Der erste flache Bereich 46 verläuft im Wesentlichen geradlinig parallel zu den äußeren Seitenbreitseiten 28 des Eckverbinders 12. Der zweite tiefe Bereich 48 ist durch zwei schräg aufeinander zulaufende Flanken 50 gebildet und erstreckt sich tiefer in den Steg 38 hinein als der erste flache Bereich 46. Der zweite tiefe Bereich 48 ist durch die spitze Ausbildung mit den Flanken 50 als ein Positionierbereich 52 ausgebildet, über den der Eckverbinder 12 mit einer Handhabungseinrichtung (nicht gezeigt) aufgenommen und richtig positioniert werden kann.
-
Wie aus der perspektivischen Darstellung der 3 hervorgeht, sind sämtliche Randbereiche 54 des Eckverbinders 12, d. h. auch die Randbereiche 54 des Durchbruches 36, mit Fasen 56 versehen.
-
5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Eckverbinders 12 in einer Draufsicht auf die innere Seitenbreitseite 24, wobei eine linke Hälfte 58 der inneren Seitenbreitseite 24 als Längsschnitt durch den Eckverbinder 12 dargestellt ist. Insgesamt ist der Eckverbinder 12 bei der zweiten Ausführungsform breiter ausgestaltet als bei der ersten Ausführungsform, zu sehen im Vergleich mit 2.
-
Der gezeigte Eckverbinder 12 wird nun zusammen mit nicht gezeigten Hohlprofilstäben aus Aluminium zu einer nicht gezeigten Handhabungseinrichtung geliefert. Die Handhabungseinrichtung kann den Eckverbinder 12 über die äußere Ausnehmung 44 aufnehmen, wobei der zweite tiefe Bereich 48 zum Positionieren des Eckverbinders 12 an einem haltenden Element der Handhabungseinrichtung dient. Nach Positionierung wird der Eckverbinder 12 dann von der Handhabungseinrichtung in die Hohlprofilstäbe eingeschoben. Aufgrund der Fasen 56 sowie des konischen Verlaufes des zweiten Abschnittes 20 und der Abrundung an den freien Enden 16 ist das Einführen des Eckverbinders 12 in die Hohlprofilstäbe erleichtert. Nach vollständigem Einschieben in die Hohlprofilstäbe entsteht durch den engen Kontakt zwischen dem geradlinigen zweiten Abschnitt 20 sowie den Hohlprofilstäben ein Reibschluss, der ein Herausrutschen des Eckverbinders 12 aus den Hohlprofilstäben unterbindet.
-
In die Hohlprofilstäbe kann vor Einfügen des Eckverbinders 12 ein Klebstoff eingebracht werden, dies ist jedoch auch problemlos nach Einschieben des Eckverbinders 12 möglich, wenn beispielsweise Injektionsbohrungen in den Hohlprofilstäben vorgesehen sind. Nach Aushärten des Klebstoffes entsteht über die länglichen Ausnehmungen 34 sowie die äußeren Ausnehmungen 44 ein Formschluss zwischen dem Eckverbinder 12 und den Hohlprofilstäben.
-
Der neu entwickelte Kunststoff-Eckverbinder 12 vereinfacht das Fertigungsverfahren für die Verbindung von Hohlprofilen und führt zu einer verbesserten kraft- bzw. formschlüssigen Verbindung zwischen Hohlprofilstäben und Eckverbinder 12. Es ergeben sich somit optimal abgestimmte Prozesse und damit deutliche Fertigungs- und Rationalisierungsvorteile.
-
In der Regel werden heute stranggezogene Aluminiumeckwinkel für die Verbindung von Aluminiumhohlprofilen unter Nutzung von kraft- und formschlüssigen Verbindungstechniken eingesetzt. Der Nachteil ist, dass bei den bisherigen Verfahren übliche Zuschnitttoleranzen auf die per Sägeschnitt hergestellten Eckverbinder 12 übertragen werden. Die nach dem Zuschneiden folgenden Fügeprozesse sind so nur unter erhöhtem Handhabungsaufwand und in der Regel nicht automatisierbar möglich. Weiterhin ist es bei Verwendung von Klebstoffen, die entweder direkt in die Hohlprofilstäbe eingesprüht werden oder per äußerer Injektion injiziert werden, aufgrund der sehr viel höheren Abkühlgeschwindigkeiten ebenfalls erschwert, die Teile zu fügen.
-
Durch die Verwendung von allseitig konisch geformten Eckverbindern 12 aus faserverstärktem Kunststoffmaterial 32, insbesondere aus Polyamidkunststoffen mit Glasfaseranteil, wird es möglich, den Gesamtverbindungsprozess unter deutlichen Zeitvorteilen wahlweise manuell, halbautomatisch oder automatisch auszuführen.
-
Der Fügeprozess kann dabei wahlweise mit den folgenden Varianten umgesetzt werden:
- a) 1. Fügen der Teile;
2. Verpressen der Hohlprofilstäbe unter Nutzung von Eckwinkelpressen;
3. Verklebung der Hohlräume in den Hohlprofilstäben über äußere Injektionsbohrung.
- b) 1. Klebstoffinjektion in die Profilhohlkammern der Hohlprofilstäbe;
2. Fügen der Eckwinkel 12 in die Hohlkammern;
3. Positionierung der Hohlprofilstäbe;
4. Nachfolgendes Verpressen über Eckwinkelpressen.
-
Hervorzuheben ist, dass die Verklebung der Eckverbinder 12 auf der Basis von Kunststoff und damit die formschlüssige Verbindung unter Nutzung von 1-K-PU-Hotmeltklebern oder 2-K-PU-Klebstoffen prozesssicher möglich ist. Eine kraftschlüssige Verbindung ist sowohl durch Verpressen als auch durch Nageln oder Verschrauben möglich. Aufgrund der idealen Verfahrensabstimmung werden große Einsparungen sowohl bei der Herstellung der Eckwinkel als auch durch die Prozessoptimierung der Abläufe in der Fertigung möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Hauptbreitseite
- 12
- Eckverbinder
- 13
- faserverstärktes Kunststoffmaterial
- 14
- Schenkel
- 16
- freies Ende
- 18
- erster Abschnitt
- 20
- zweiter Abschnitt
- 22
- Endbereich
- 24
- innere Seitenbreitseite
- 26
- gerundete Aussparung
- 28
- äußere Seitenbreitseite
- 30
- abgeschrägte Kante
- 34
- längliche Ausnehmung
- 36
- Durchbruch
- 38
- erster Steg
- 39
- Seite
- 40
- zweiter Steg
- 42
- Außenrandbereich
- 44
- äußere Ausnehmung
- 46
- erster flacher Bereich
- 48
- zweiter tiefer Bereich
- 50
- Flanke
- 52
- Positionierbereich
- 54
- Randbereich
- 56
- Fase
- 58
- linke Hälfte
