DE102019003278B3

DE102019003278B3 - Baukastensystem

Info

Publication number: DE102019003278B3
Application number: DE102019003278.0A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-05-10

Abstract

Baukastensystem, welches eine Vorrichtung zum Errichten von Bau- und Maschinen-Tragkonstruktionen, Maschinen-Schutzzäunen, Einrichtungen zum Prüfen von Bauteilen, Produktionsaufbauten in Werkstattfertigung oder Produktionsaufbauten in Fließfertigung ermöglicht.KurzfassungTechnisches Problem der ErfindungBestehende Baukastensysteme greifen auf viele unterschiedliche Komponenten zurück. Durch die Klemmung außerhalb der Außengeometrie in Verbinde-Baugruppen entsteht eine Drehbarkeit der Profile nur durch Einsatz zusätzlicher Komponenten. Bei Krafteinleitung durch die Mitte in Einrichtungen zum Prüfen von Bauteilen ist die Belastbarkeit der Profile reduziert. Das vorgeschlagene Baukastensystem greift auf eine geringere Anzahl vereinfachter Komponenten zurück, ermöglicht eine Klemmung durch die geometrische Mitte des Profils und eine Krafteinleitung durch die Mitte ohne Schwächung.Lösung des Problems bzw. der technischen AufgabeIm vorgeschlagenen Baukastensystem werden geometrisch vereinfachte Komponenten eingesetzt. Diese sind in Profil-Baugruppen so angeordnet, dass ein Freiraum in der geometrischen Mitte der Profil-Baugruppe entsteht. Durch diesen Freiraum hindurch wird eine Verbindung der Profil-Baugruppen untereinander geschaffen (siehe Fig. 1).AnwendungsgebietDas vorgeschlagene Baukastensystem kann zum Aufbau einer Vorrichtung für Bauteilprüfungen angewendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem, mittels welchem eine beliebige statische oder dynamische Last aufgenommen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Baukastensystems für verschiedene spezielle Anwendungsbereiche (Maschinen-Schutzzäune, Bau-Tragkonstruktionen, Einrichtungen zum Prüfen von Materialproben, Einrichtungen zum Prüfen von Bauteilen, Einrichtungen zum Prüfen von Baugruppen, Einrichtungen zum Prüfen von Gesamt-Maschinen, Produktionsaufbauten in Werkstattfertigung und/ oder Produktionsaufbauten in Fließfertigung).
Baukastensysteme sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. In der Regel bestehen sie aus speziellen geometrischen Profil-Baugruppen, die mit speziellen Verbinde-Komponenten verbunden werden können, wie in EP 1 500 827 A1 gezeigt. Die genannten Aufbauten kennzeichnen sich durch den Aufbau aus modularen Profil-Baugruppen, welche ohne Schweißen zusammengefügt werden können. Die Profil-Baugruppen und Verbinde-Komponenten bestehen in der Regel aus Aluminium oder Stahl.
Weiterhin dienen die in Absatz [0002] beschriebenen Baukastensysteme zum Aufbauen von Tragekonstruktionen für Maschinen, beispielsweise als Grundrahmen solcher Maschinen zur Unterstützung, Anbringung und/ oder gegenseitigen Ausrichtung von verschiedenen Maschinenteilen bzw. verschiedenen Arbeitsstationen und Transporteinrichtungen dazwischen. Außerdem werden derartige Baukastensysteme für die generelle Verwendung als Tragekonstruktion und/ oder zur Konstruktion von Lastrahmen verwendet.
Als Alternative für Baukastensysteme mit den in Absatz [0002] und/ oder [0003] genannten Anwendungen, sind Baukastensysteme bekannt, welche für die Konstruktion von Lastrahmen zum Aufbau von Prüfeinrichtungen zur Bauteil- und/ oder Baugruppenprüfung Anwendung finden. Diese Baukastensysteme sind aus Profil-Baugruppen und Verbinde-Komponenten aufgebaut, die aus aneinander geschweißten und/ oder geschraubten Flachstahlerzeugnissen bestehen. Weiterhin werden als Alternative Stahlrohrerzeugnisse zur Konstruktion der Profil-Baugruppen verwendet. Weiterhin sind Baukastensysteme, wie in DE 203 19 373 U1 bekannt, die dadurch gekennzeichnet sind, dass Knotenpunktelemente aus ästhetischen Beweggründen nicht sichtbar innerhalb eines rechteckigen Hohlprofils liegen. In bisher bekannten Baukastensystemen erhöht sich durch die erhöhte Anzahl unterschiedlicher Komponenten, die mit unterschiedlichen spanenden und/ oder Schweiß-Verfahren hergestellt werden, der benötigte Aufwand zur Qualitätssicherung, der Maschinenrüstung, Materialtransport und -handhabung, sowie der Organisation der Fertigungs- und Konstruktionsunterlagen.
Die in Absatz [0004] benannten Baukastensysteme sind dadurch gekennzeichnet, dass sie sich mit Verbinde-Komponenten zu Lastrahmen zum Aufbau von Prüfeinrichtungen zur Prüfung von Bauteilen, Baugruppen und/ oder Gesamtmaschinen zusammenfügen lassen. Diese Verbinde-Komponenten stellen in der Regel die Verbindung zweier Profil-Baugruppen her. Zwei Stahlplatten werden auf den gegenüberliegenden Seiten eines Profil-Baugruppe mittels lösbarer Fügetechnik gegeneinander geklemmt. An einer der Stahlplatten wird die zweite zu verbindende Profil-Baugruppe mittels Fügetechnik angebunden. Des Weiteren können Verbinde-Komponenten für die Unterstützung, Anbringung und gegenseitige Ausrichtung von Maschinenteilen genutzt werden. Die hier beschriebene Verbindung ist als Klemmung außerhalb der Außengeometrie der umschlossenen Profil-Baugruppe ausgeführt. Bei den bisher bekannten Baukastensystemen ist eine Drehbarkeit innerhalb der Verbindung zweier Profil-Baugruppen (wie in 1) nur durch Einsatz zusätzlicher Komponenten erreichbar. Dies hat wiederum die Nachteile der erhöhten Anzahl an Montage- und Aufbauschritten, sowie erhöhtem Beschaffungs-, Lagerhaltungs-, Fertigungs- und Distributionsaufwand.
Wird das bisher bekannte Baukastensystem als Lastrahmen zum Aufbau von Prüfeinrichtungen zur Prüfung von Bauteilen, Baugruppen und/ oder Gesamtmaschinen verwendet, so ist die Krafteinleitung, die mittels Aktuatoren ausgeführt wird, am Baukastensystem als Klemmung des Aktuators außerhalb der Außengeometrie der umschlossenen Profil-Baugruppe ausgeführt. Dies führt dazu, dass im Einsatz in Prüfaufbauten zur Bauteilprüfung, Baugruppen- und/ oder Maschinenprüfung eine Krafteinleitung durch die Mitte der Profil-Baugruppe nicht oder mit Einschränkungen möglich ist. Eine mittige Krafteinleitung ist nur mit Hilfe einer veränderten Geometrie der Außenhülle der Profil-baugruppen möglich. Diese Veränderung führt dazu, dass das Baukastensystem eine erhöhte Belastung erfährt.
Durch eine erhöhte Anzahl unterschiedlicher Komponenten in bisher bekannten Baukastensystemen entsteht ein höherer Aufwand der Lagerhaltung. Dies führt zu einer Kostenerhöhung. Auch um die Erstatzteil-Verfügbarkeit zu gewährleisten ist ein höherer Aufwand der Lagerhaltung erforderlich, der zu einer Kostenerhöhung führt.
Durch eine erhöhte Anzahl unterschiedlicher eingesetzter Komponenten in den bisher bekannten Baukastensystemen wird eine Erhöhung der Anzahl benötigter Montageschritte und eingesetzter Werkzeuge herbeigeführt.
Bei den bisher bekannten Baukastensystemen ergibt sich durch eine erhöhte Anzahl unterschiedlicher Verbinde-Komponenten und Profil-Baugruppentypen zur nachträglichen Veränderung der technischen Funktion ein höherer Aufwand der Beschaffung, Fertigung, Lagerhaltung und Distribution. Dies führt zu einer Kostenerhöhung.
Bei den bisher bekannten Baukastensystemen ergibt sich eine erhöhte Anzahl an unterschiedlich komplexen Arbeitsschritten im Herstellungsprozess von Halbzeugen zu Komponenten der Verbinde-Komponenten und Profil-baugruppen. Dies ist auf komplexe Komponenten-Geometrien zurückzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modulares Baukastensystem vorzuschlagen, welches hinsichtlich der Montagezeiten während der Einrichtung/ Inbetriebnahme, der Anbringung und Unterstützung von Maschinenteilen, der Freiheitsgerade im Rahmen mechanischer Belastungen und/ oder Anzahl der zum bestimmungsgemäßen Gebrauch benötigten Baugruppen verbessert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen dieser Lösung ergeben sich entsprechend den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche 2 bis 4.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen grundsätzlich darin, dass komplette Maschinen-, Bau-, Einrichtungs-, oder Produktions-Aufbauten mit Profil-Baugruppen und/ oder Verbinde-Komponenten in gleichem Produktionsverfahren hergestellt und für unterschiedliche Anforderungen auf Lager gehalten werden können. Die jeweils geforderte Zusammensetzung der Profil-Baugruppen und Verbinde-Komponenten braucht gegebenenfalls erst am Ort der Anwendung mit wenigen Arbeitsschritten gebildet zu werden. Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, dass durch weniger Komponenten-Einsatz weniger Arbeitsschritte, als bei bestehenden Baukastensystemen benötigt werden. Die Zusammensetzung kann am Bestimmungsort erforderlichenfalls verändert werden, an räumliche Gegebenheiten angepasst werden und/ oder mit wenigen Komponenten nachträglich erweitert werden. Die gegenüber bestehenden Baukastenystemen verringerte Anzahl an Komponenten führt zu verringertem Beschaffungs-, Fertigungs-, Lagerhaltungs- und Distributionsaufwand. Dies führt zu einer Kostensenkung.
Weiters bestehen die mit der Erfindung erreichten Vorteile darin, dass eine Reduzierung spanender und/ oder schweißender Bearbeitungsverfahren bei der Herstellung der einzelnen Komponenten durch Einsatz von geometrisch stark vereinfachten Komponentenformen ermöglicht wird. Dadurch werden die Anzahl der benötigten Arbeitsschritte, die Höhe der Herstellkosten und/ oder die Lieferkettenabhängigkeit vermindert. Weiterhin werden der benötigte Aufwand zur Qualitätssicherung, der Maschinenrüstung, Materialtransport und -handhabung, sowie der Organisation der Fertigungs- und Konstruktionsunterlagen vermindert.
Weiters bestehen die mit der Erfindung erreichten Vorteile darin, dass eine Verminderung der Anzahl eingesetzter Komponenten eine Verminderung von Montageschritten und benötigten Werkzeugen zur Montage herbeiführt. Dadurch werden die Anzahl der benötigten Arbeitsschritte, die Höhe der Herstellkosten und/ oder der Umfang der Ersatz- und/ oder Ergänzungsteile, die auf Lager gehalten werden müssen, vermindert. Dies führt zu einer Kostensenkung.
Weiters bestehen die mit der Erfindung erreichten Vorteile darin, dass eine Profil-Baugruppe innerhalb der Verbindung zweier Profil-Baugruppen (wie in 1), durch den Einsatz einer mittig zwischen den Körpern (6, 1) ausgeführten Verbinde-Komponente, um jeden beliebigen Winkel drehbar ist, ohne das zusätzliche Komponenten zum Einsatz kommen. Es sind gegenüber bekannten Baukastensystemen keine zusätzlichen Komponenten nötig, um die Drehbarkeit der Profil-Baugruppe umzusetzen. Dies hat wiederum die Vorteile der verminderten Anzahl an Montage- und Aufbauschritten, sowie vermindertem Beschaffungs-, Lagerhaltungs, Fertigungs- und Distributionsaufwand.
Weiters bestehen die mit der Erfindung erreichten Vorteile darin, dass die Krafteinleitung mittels Aktuatoren im vorliegenden Baukastensystem zwischen den Körpern (6, 1) der Profil-Baugruppe durchgeführt wird. Dies führt dazu, dass im Einsatz in Prüfaufbauten zur Bauteilprüfung, Baugruppen- und/ oder Maschinenprüfung eine Krafteinleitung durch die Mitte der Profil-Baugruppen ermöglicht wird, ohne dass eine Veränderung der Geometrie der Außenhülle notwendig ist. Die mittige Krafteinleitung wird durch eine spezielle Konstruktion der Profil-Baugruppe möglich, ohne dass eine Veränderung der Geometrie der Außenhülle notwendig ist. So kann das Gesamtsystem im Vergleich zu bestehenden Baukastensystemen eine höhere Belastung bei einer mittigen Durchführung der Krafteinleitung aufnehmen.
Weiters bestehen die mit der Erfindung erreichten Vorteile darin, dass eine Reduzierung von komplexen Arbeitsschritten und die Vermeidung von Arbeitsschritten im Herstellungsprozess von Halbzeugen zu Komponenten erreicht wird. Dies wird durch vereinfachte Geometrien der einzelnen Komponenten erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 1, sowie in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 4 angegeben.
Eine Weiterbildung nach Patentanspruch 1 ermöglicht es, die Lage der Körper (6, 1) eindeutig festzulegen und/ oder die Verbindung zwischen den Körpern (6, 1) und der Verbinderplatte (2, 1) zu verstärken, indem eine oder mehrere geometrisch unbestimmte Körper in unbestimmter Anzahl und/ oder Lage in die Verbindung ergänzt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Patentanspruch 1, der Beschreibung und der Figuren. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Figuren - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Komponenten zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen.
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Figuren (1 und 2) nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 2 schematisch dargestellt und wird im Folgenden weiter erläutert und beschrieben. 1 zeigt die prinzipielle Verbindung zweier Profil-Baugruppen. In 2 wird ein kompletter Zusammenbau mit einem Aktuator (10, 2) gezeigt. Zwischen zwei parallel zueinander angeordneten, senkrecht stehenden Profil-Baugruppen (11, 2) ist eine quer eingebaute Profil-Baugruppe (12, 2) in vertikaler Richtung in einer spezifizierten Höhe fixiert. Die quer eingebaute Profil-Baugruppe (12, 2) ist in der Höhe stufenlos verstellbar, sowie um jeden beliebigen Winkel um die Längsachse der quer eingebauten Profil-Baugruppe drehbar. Diese Freiheitsgrade der Verstellung sind notwendig, um den in den Aufbau eingebrachten Aktuator (10, 2) einer am Boden eingebauten Prüf-Probe (13, 2) näher zu bringen und/ oder den Kraft-Wirkwinkel anzupassen. Die Wirkkraft des Aktuators erfolgt durch den zwischen den Körpern (6, 1) entstehenden Freiraum hindurch und wird mittels der dem Aktuator zugehörigen Kolbenstange (14, 2) übertragen.

Claims

Ein Baukastensystem zum temporären oder dauerhaften Errichten von Maschinen-Tragkonstruktionen, Maschinen-Schutzzäunen, Bau-Tragkonstruktionen, Einrichtungen zum Prüfen von Materialproben, Einrichtungen zum Prüfen von Bauteilen, Einrichtungen zum Prüfen von Baugruppen, Einrichtungen zum Prüfen von Gesamt-Maschinen, Produktionsaufbauten in Werkstattfertigung und/ oder Produktionsaufbauten in Fließfertigung gekennzeichnet dadurch, dass - zwischen einer Adapterplatte (1) eine senkrecht auf derselben wirkende Verbindung mit einer Verbinderplatte (2) geschaffen wird, welche mittels lösbarer, bedingt lösbarer und/ oder unlösbarer Fügetechnik durch in die Adapterplatte (1) und die Verbinderplatt (2) eingebrachten, zu der Verbinderplatte (2) parallel, zu der Adapterplatt (1) senkrecht wirkenden, Befestigungselemente in einer unbestimmter Anzahl (8) geschaffen wird, - weiters eine Verbindung zwischen Körpern (6) und der Verbinderplatte (2) mittels den, senkrecht zu dem Körper (6) und der Verbinderplatte (2) wirkenden Befestigungselementen in unbestimmter Anzahl (7, 9) geschaffen wird, welche durch lösbare, bedingt lösbare und/ oder unlösbare Fügetechnik ausgeführt ist und durch die Verbinderplatte (2) und die Körper (6) hindurch wirken, - weiters zwischen den Körpern (6) sinngemäß ein Freiraum entsteht, durch welchen hindurch eine Verbindung der sinngemäß entstehenden Baugruppen (im Folgenden Profil-Baugruppe genannt) geschaffen wird, indem senkrecht durch die Adapterplatte (1) hindurch in die Verbinderplatte (2) ein Verbinder (3), eingebracht wird, welcher mit einer Gegenklemmplatte (4) und einer Vorspannvorrichtung (5), parallel zu der Adapterplatte (1), auf der Gegenseite des Freiraums der zu verbindenden Profil-Baugruppe befestigt wird, welche mittels lösbarer und/ oder bedingt lösbarer Fügetechnik an dem eingebrachten Verbinder (3), ausgeführt ist.
Baukastensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körpe (6) als Voll- und/ oder Hohlkörper ausgeführt ist.
Baukastensystem nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der geometrischen Mitte der Profil-Baugruppen, zwischen den Körpern (6), der sinngemäße Freiraum ergibt.
Baukastensystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbarkeit der verbundenen Profil-Baugruppe um jeden beliebigen Winkel gegeneinander unmittelbar gegeben ist.