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Die Erfindung betrifft eine Konsole für verfahrbare Dächer und Fassaden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. In vielen Freizeitanlagen, wie z.B. Badethermen, sogenannten Spaßbädern, Fußballarenen, Tennishallen oder Kreuzfahrtschiffen, will man nach Möglichkeit Freizeit- und Sportaktivitäten unter freiem Himmel nachgehen. Wenn das Wetter schlecht ist, sollen diese Freizeitaktivitäten wettergeschützt und unter angenehmen äußeren Bedingungen ausgeführt werden können. Das ist möglich, wenn das Dach und/oder Teile der Fassade der Thermen, Badeanlagen, Tennisanlagen oder Fußballarenen verfahrbar ist, so dass es bei Bedarf „beiseite“ geschoben werden kann, so dass das Sonnenlicht und frische Luft ins Innere des Gebäudes gelangen können. Wenn das Wetter schlecht wird oder die Temperaturen zu niedrig sind, wird das Dach und/oder die Fassade wieder über bzw. vor das Gebäude gefahren.
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Ein verfahrbares Dach oder Fassade können aber auch eingesetzt werden, um den darunterliegenden Raum im Falle eins Brandes rasch und sicher zu entrauchen. Auch in Industrieanlagen kann es vorteilhaft sein, wenn das Dach oder Teile der Fassade verfahrbar sind, zum Beispiel um große Maschinen oder Werkstücke in eine Halle zu bringen.
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Auch Atrien und Innenhöfe sind typische Anwendungen für verfahrbare Dächer, auch vor dem Hintergrund, durch solche verfahrbaren Dächer oder Fassaden Energieeinsparungen, günstigere Klimatisierungen etc. für die Gebäude realisieren zu können.
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Auf diese verfahrbaren Dächer oder Fassaden(-teile) wirken erhebliche Windkräfte, Regen- oder Schneelasten, und/oder Schwerkräfte, die in jeder Position und unter allen denkbaren Umständen sicher in die tragende Struktur des Gebäudes eingeleitet werden müssen.
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Darüber werden an die genannten Freizeitanlagen auch zunehmend höhere Anforderungen an die Ästhetik und Gestaltung gestellt.
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Nachfolgend wird zur sprachlichen Vereinfachung meist nur von Dächern oder einem verfahrbaren Bauteil gesprochen; gemeint sind immer Dächer und Fassaden oder Teile davon.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konsole für verfahrbare Dächer und Fassaden bereitzustellen, die einerseits die funktionalen Anforderungen hinsichtlich einer präzisen und sicheren Führung der zu verfahrenden Dächer und Fassadenteile erfüllen, und darüber hinaus eine architektonisch ansprechende Gestaltung eines mit einem verfahrbaren Dach und/oder verfahrbaren Fassadenelementen ausgestatteten Gebäudes zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Durch die drehbare Lagerung der Lagerplatte an einer Verbindungsplatte können die auftretenden Kräfte und auch die zu übertragenden Momente sicher in die tragende Struktur des Gebäudes eingeleitet und die zu übertragenden Momente minimiert werden. Durch die Drehlagerung zwischen Verbindungsplatte und Lagerplatte werden Verspannungen innerhalb des Systems, umfassend die tragende Struktur des Gebäudes und das verfahrbare Bauteil (Fassade oder Dach), reduziert. Das erlaubt einerseits eine sichere Befestigung des verfahrbaren Bauteils bei gleichzeitig kleinen Querschnitten.
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Die erfindungsgemäße derartige Lösung, kann zusammen mit verfahrbaren Bauteilen mit und ohne Unterspannungen ausgeführt werden. Das hat statische Vorteile; ist aber auch in Bezug auf Energieeinsparungen und platzsparende sowie energetisch günstige Antriebe von Vorteil.
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Die Verbindungsplatte umfasst eine Grundfläche und zwei parallel zueinander und orthogonal zur Grundfläche verlaufende Seitenflächen. Die Lagerplatte weist einen U-förmigen Querschnitt auf und umgreift die Verbindungsplatte samt ihren Seitenflächen formschlüssig. Dies bedeutet, dass ein „Abheben“ der Lagerplatte von der Verbindungsplatte durch den erfindungsgemäßen Formschluss wirkungsvoll verhindert wird. Es kann also im Extremfall, wenn ein Sturm das verfahrbare Dach von unten „anpackt“, das Dach nicht aus der Drehlagerung herausgehoben werden, so dass auch unter diesen extremen Bedingungen eine sichere Verbindung zwischen dem verfahrbaren Dach und der erfindungsgemäßen Konsole gewährleistet ist.
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In entsprechender Weise verhindert der Formschluss auch bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Konsole bei einer Fassade, dass die Fassade aus der Drehlagerung „herauskippt“.
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Der Formschluss wird dadurch realisiert, dass die im Querschnitt U-förmige Lagerplatte eine Kontaktfläche und zwei Schenkel aufweist, dass an den Schenkeln mindestens eine Halteleiste lösbar befestigt ist, und dass die Halteleisten eine der Seitenflächen der Verbindungsplatte umgreifen.
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Es ist auf diese Weise möglich, die Lagerplatte relativ zur Verbindungsplatte mittels des Lagerzapfens zu positionieren und anschließend die Halteleisten an den Schenkeln der Lagerplatte zu verschrauben und auf diese Weise den geforderten Formschluss herzustellen.
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In erfindungsgemäßer Ausgestaltung umfasst das Drehlager einen Lagerzapfen und eine mit dem Lagerzapfen zusammenwirkende Aufnahme. Es wird in der Regel als Gleitlager ausgebildet sein, es kann aber auch als Wälzlager ausgebildet sein. Dieses Drehlager kann entsprechend den aufzunehmenden Lasten dimensioniert werden. Es ist fertigungstechnisch gut beherrschbar und kann die wesentlichen Kräfte, wie z.B. Seitenkräfte, aber auch Gewichtskräfte, im Fall von verfahrbaren Fassaden sicher übertragen.
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Der Lagerzapfen kann fest mit der Verbindungsplatte verbunden oder Teil der Verbindungsplatte sein; dann ist die Aufnahme der Lagerplatte zugeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass der Lagerzapfen in der Lagerplatte integriert oder Teil derselben ist und die Aufnahme dementsprechend der Verbindungsplatte zugeordnet ist.
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Im Falle eines verfahrbaren Dachs erstreckt sich eine Drehachse der erfindungsgemäßen Drehlagerung in vertikaler Richtung. Dies bedeutet, dass in einer horizontalen Ebene an das Dach angreifende Kräfte über die Drehlagerung in die tragende Struktur des Gebäudes eingeleitet werden.
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Im Falle einer verfahrbaren Fassade ist die Drehachse der Drehlagerung horizontal ausgerichtet und parallel und orthogonal zu der Verfahrrichtung der Fassade. Dann überträgt der Lagerzapfen die Gewichtskräfte, aber auch seitlich wirkende Kräfte auf die tragende Struktur des Gebäudes. Diese Belastungen sind naturgemäß sehr unterschiedlich und können durch entsprechende Bemessung von Lagerzapfen und Aufnahme sowie Materialwahl an die Anforderung des Einzelfalls angepasst werden.
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Um den Formschluss zwischen Halteleiste und Seitenfläche konstruktiv etwas nachgiebiger und elastischer zu gestalten, können in weiterer Ausbildung der Erfindung zwischen einer oder mehreren der Halteleisten und einer Seitenfläche der Verbindungsplatte Tellerfedern angeordnet sein. Die Tellerfedern können in Reihe oder parallel angeordnet sein, um die Federsteifigkeit der Federpakete einfach an die Anforderungen des Anwendungsfalls anzupassen. Dadurch können beispielsweise kleinere Abweichungen der Linearführung bzw. von deren Führungsschiene oder einer tragenden Struktur des Gebäudes von der idealen Form aufgenommen und kompensiert werden. Auch können dadurch kleinere Winkelfehler kompensiert werden, ohne dass es zu übermäßigen Verspannungen zwischen Konsolen, Linearführung und Dach bzw. Fassade kommt. Trotz der „eingebauten“ Elastizität bleibt der Formschluss und damit die Sicherheit der Konstruktion vollumfänglich erhalten.
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Die Kontaktfläche der Lagerplatte und die Grundfläche der Verbindungsplatte übertragen die Kräfte, welche in Richtung der Drehachse der Drehlagerung zwischen den beiden Bauteilen wirken. Im Falle eines verfahrbaren Dachs sind das überwiegend die Gewichtskräfte. Um die erfindungsgemäße Drehlagerung leichtgängig zu machen und auf Dauer beweglich zu halten, ist es empfehlenswert, zwischen der Verbindungsplatte und der Grundfläche der Lagerplatte eine Gleitschicht, beispielsweise aus Teflon oder Messing, vorzusehen.
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Wenn diese Zwischenschicht bzw. Gleitschicht vorhanden ist, dann berühren sich Verbindungsplatte und Lagerplatte nur mittelbar. Bei geeigneten Materialkombinationen ist es auch möglich, dass die Kontaktfläche und die Grundfläche direkt Kontakt miteinander haben und die Kräfte direkt übertragen.
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Beispielsweise kann es von Vorteil sein, zwischen der Grundfläche der Verbindungsplatte und der Kontaktfläche der Lagerplatte eine Platte aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften (EPDM, Teflon, Messing) vorzusehen. Über diese Platte werden je nach Anwendung vertikale oder horizontale Lasten von der Lagerplatte auf die Verbindungsplatte übertragen.
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In ähnlicher Weise kann es vorteilhaft sein, in der Grundfläche der Verbindungsplatte und/oder der Kontaktfläche der Lagerplatte eine oder mehrerer Taschen auszubilden, in die jeweils ein Lagerkissen eingesetzt wird. Diese Lagerkissen können vertikale oder horizontale Lasten aufnehmen; so wie die oben erwähnten Lagerplatten.
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Weil die Lagerkissen bzw. die Taschen eine längliche, bevorzugt rechteckige Grundfläche haben, deren Längsachse parallel zu der Verfahrrichtung der Konsole verläuft, bringen sie eine gewisse Flexibilität in die Konstruktion zum Ausgleich von Winkelfehlern zwischen der verfahrbaren Fassade bzw. dem fahrbaren Dach und der Konsole mit der zugehörigen Linearführung. Solche Winkelfehler können herstellungsbedingt oder aufgrund von Wärmedehnungen auftreten. Dadurch wird auch die Montage der erfindungsgemäßen Konsole auf dem Gebäude erleichtert.
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Um die erfindungsgemäße Konsole möglichst variabel mit verschiedenen Fassadenteilen oder Dachkonstruktionen verbinden zu können, ist an der Lagerplatte überwiegend an ihrer der Verbindungsplatte abgewandten Seite eine mechanische Schnittstelle zu einem fahrbaren Dach oder einer verfahrbaren Fassade vorgesehen. Diese mechanische Schnittstelle kann beispielsweise in Form von angeschweißten Rippen, einer oder mehrerer Flanschplatten oder auch durch Schweißnähte hergestellt werden. Dies bedeutet, dass die Gestaltung der Schnittstelle den Anforderungen des Einsatzfalls entsprechend gewählt werden kann. Bei großen, sehr schweren verfahrbaren Bauteilen wird man die Abmessungen, die Zahl der Rippen und die Abmessungen einer Flanschplatte entsprechend wählen. Das Gleiche gilt, wenn die Lagerplatte mit dem verfahrbaren Bauteil direkt verschweißt wird.
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Um die internen durch Wärmedehnungen, Verformungen oder Fertigungsungenauigkeiten induzierten inneren Spannungen zwischen der Konsole und einem fahrbaren Dach oder verfahrbaren Fassade weiter zu verringern, weist die mechanische Schnittstellte ein weiteres Drehlager auf, wobei eine Drehachse des weiteren Drehlagers und eine Drehachse der Drehlagerung zwischen Verbindungsplatte und Lagerplatte einen Winkel einschließen, der in einen Bereich zwischen 72 Grad und 90 Grad liegt. In der Regel beträgt der Winkel 90 Grad und die Drehachse des weiteren Drehlagers verläuft in erster Näherung parallel zu dem Verfahrweg des fahrbaren Dachs beziehungsweise der verfahrbaren Fassade.
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Insbesondere in Verbindung mit den Federtellern gemäß Anspruch 5, und den Lagertaschen samt Lagerkissen gemäß Anspruch 7 wird dadurch eine sehr große Flexibilität zwischen dem verfahrbaren Dach beziehungsweise der verfahrbaren Fassade und der Konsole erreicht.
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Die Flexibilität kann konstruktiv gut eingestellt und an den Anwendungsfall angepasst werden. Dadurch werden die aus Verspannungen resultierenden inneren Kräfte minimiert. Die gesamte Konstruktion kann schlanker, leichter und trotzdem sicher gestaltet werden.
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Um die Verfahrbarkeit eines Dachs oder einer Fassade möglichst mit einer schmalen und schlanken Silhouette realisieren zu können, ist vorgesehen, dass die Verbindungsplatte Teil einer Linearführung ist. Diese Linearführung kann als Gleitlager oder Wälzlager ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die Verbindungsplatte mit einem oder mehreren Schlitten oder Wagen einer Linearführung verbunden ist. Dies bedeutet, dass die Funktion der Verbindungsplatte und die Funktion eines Wagens oder mehrerer Wagen, die Teil der Linearführung sind, getrennt sind. Dann ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, industriell hergestellte und am Markt verfügbare Linearführungen, bevorzugt Schwerlast-Linearführungen mit Wälzkörpern, bei der erfindungsgemäßen Konsole einzusetzen. Zahl und Abmessungen der Schlitten werden in Abhängigkeit der zu übertragenden Kräften bestimmt. Beispielsweise kann, wenn die Tragkraft eines am Markt verfügbaren Schlittens nicht ausreicht, ein zweiter oder sogar ein dritter Schlitten auf der gleichen Führungsschiene angeordnet werden und diese zwei bzw. drei Schlitten mit der Verbindungsplatte der erfindungsgemäßen Konsole verschraubt werden. Dadurch ist eine einfache Skalierbarkeit gewährleistet und es ergibt sich gleichzeitig eine Redundanz. Das vereinfacht die Konstruktion und Auslegung sowie die Kosten, da in Serie hergestellte Standardbauteile sehr viel kostengünstiger sind als individuell hergestellte Einzelstücke.
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Das Gegenstück zu dem Wagen oder Schlitten ist eine Führungsschiene, die direkt oder mittelbar mit der tragenden Struktur des Gebäudes verbunden wird. Bei der Anwendung im Zusammenhang mit einem verfahrbaren Dach werden die Führungsschienen in der Regel horizontal verlaufen und parallel zueinander ausgerichtet sein. Diese Fahrrichtung wird nachfolgend als X-Achse bezeichnet. Die daraus resultierende vertikale Ausrichtung der Drehachse der erfindungsgemäßen Drehlagerung erstreckt sich in Richtung der Y-Achse und die auf die erfindungsgemäße Konsole bzw. Linearführung wirkenden seitlichen Kräfte sind der Z-Achse zugeordnet.
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Bei einer Anwendung der erfindungsgemäßen Konsole bzw. Linearführung bei einer vertikal verfahrbaren Fassade erstreckt sich die X-Achse in vertikaler Richtung. Entsprechend ändern sich auch die Ausrichtungen der anderen Achsen eines kartesischen Koordinatensystems.
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Wenn mehrere Wagen auf einer Führungsschiene hintereinander angeordnet werden, werden die Kräfte über eine gewisse Länge (in Abhängigkeit von Zahl und Länge der Wagen) in die Führungsschiene eingeleitet. Das reduziert die an der Führungsschiene auftretenden lokalen Maxima.
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Es kann vorteilhaft sein, die zu der Linearführung gehörende Führungsschiene nicht direkt mit einer tragenden Struktur des Gebäudes zu verbinden. Dann hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Führungsschiene mit einer Tragschiene verschraubt wird. Die Tragschiene wird dann ihrerseits an einer tragenden Struktur des Gebäudes befestigt. Das kann mit Hilfe von Klemmelementen/Pratzen erfolgen. Entsprechendes gilt auch, wenn die Führungsschiene direkt mit der tragenden Struktur des Gebäudes verbunden wird.
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Das Klemmen der Führungsschiene bzw. der Tragschiene ist insofern vorteilhaft, als es eine Ausrichtung der Führungsschiene vor Ort ermöglicht. Außerdem können die Klemmelemente und die zugehörigen Spannschrauben auch von weniger qualifiziertem Personal angebracht und angezogen werden. Selbstverständlich sind auch andere Arten der Befestigung möglich.
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Zum Beispiel kann die Tragschiene oder die Führungsschiene mit Hilfe von Langlöchern und entsprechenden Gleitstücken mit der Tragstruktur verschraubt werden. Dann ergibt sich eine gewisse Nachgiebigkeit zum Ausgleich von Wärmedehnungen und Fertigungstoleranzen. Darüber hinaus wird sicher verhindert, dass sich die Tragschiene bzw. die Führungsschiene von der tragenden Struktur des Gebäudes löst.
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Bei großen Gebäuden kann die Spannweite eines Dachs 30 oder mehr Metern betragen kann; auch die zu bewegenden Fassadenteile können Spannweiten von 30 oder mehr Metern haben.
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Im Betrieb treten u. a. wegen lokal unterschiedlicher Temperaturen oder ungleichmäßiger Sonneneinstrahlung ungleiche Wärmedehnungen an den Bauteilen (Dach, Fassade, tragende Struktur des Gebäudes) auf. Diese würden zu Verspannungen innerhalb der Linearführung und der Drehlagerung der Konsole führen. Um diese Spannungen z.B. in Richtung der Z-Achse (d. h. quer zur Fahrtrichtung (X-Achse) des verfahrbaren Bauteils) ausgleichen zu können, ist in erfindungsgemäßer Weiterbildung vorgesehen, dass zu beiden Seiten der Tragschiene bzw. der Führungsschiene Aktuatoren angeordnet sind, die mit ihrem feststehenden Teil an der tragenden Struktur des Gebäudes befestigt sind und deren beweglicher Teil die Tragschiene bzw. die Führungsschiene kontrolliert, um einige wenige Millimeter (weniger als 10 mm, in der Regel weniger als 5 mm)) in Richtung der Z-Achse verschieben können. Die Stellkraft der Aktuatoren muss so hoch sein, dass sie den Reibschluss zwischen den mit der tragenden Struktur durch Klemmung verbundenen Tragschienen bzw. Führungsschienen kurzzeitig aufhebt.
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Die Steuerung dieser Aktuatoren kann dadurch erfolgen, dass beispielsweise über eine Lasermessung der Abstand der parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen kontinuierlich gemessen wird. Sobald (lokale) Abweichungen des Ist-Abstands vom konstruktiv vorgegebenen und bei der Montage eingestellten Soll-Abstands der Führungsschienen auftreten, kann eine entsprechende Korrektur des Abstands vorgenommen werden. Es ist auch möglich, die Notwendigkeit der Korrektur bzw. des Verschiebens der Fahrschiene bzw. einer der parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen aufgrund der Schwergängigkeit der Linearführung zu detektieren.
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Eine zum Beispiel durch Wärmedehnungen verursachte Schwergängigkeit der Linearführung kann beispielsweise aus einer erhöhten Leistungsaufnahme der Linearanatriebe des verfahrbaren Bauteils detektiert werden. Um diese Schwergängigkeit ganz oder teilweise auszugleichen, können die Abstände der Führungsschienen erfindungsgemäß nachjustiert werden.
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Bei den Linearantrieben steht eine Vielzahl leistungsfähiger Komponenten zur Verfügung. Beginnend bei Seilzugsystemen, die mit mehrfacher Umlenkung des Seils arbeiten (Flaschenzug) oder Zahnstangenantrieben, bei denen parallel zu der Führungsschiene eine Zahnstange auf der Tragschiene montiert wird, und einem Getriebemotor mit einem Ritzel, der an der Konsole befestigt wird, bis hin zu Kugelgewindetrieben sind hier sehr viele Möglichkeiten vorhanden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine Ansicht von vorne eines ersten Ausführungsbeispiels;
- 2 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel;
- 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konsole;
- 5 eine schematische Darstellung der Verbindung einer Führungsschiene mit der tragenden Struktur eines Gebäudes; und
- 6 und 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konsole. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konsole.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konsole, die auf einer wälzgelagerten Linearführung montiert ist, in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. In der 1 ist eine Ansicht von vorne auf die Konsole 1 dargestellt, wie sie in einer Anwendung zum Verfahren eines Dachs eingesetzt werden kann. Die Konsole 1 ist auf einem oder mehreren Wagen 3, 3.1, 3.2 einer Linearführung montiert. Der oder die Wagen 3, 3.1, 3.2 sind formschlüssig und in Richtung einer X-Achse verfahrbar auf einer Führungsschiene 5 montiert.
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Über eine mechanische Schnittstelle, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Rippen 7 und eine Flanschplatte 9 umfasst, ist ein Dach 11 bzw. ein Träger eines Dachs 11 mit der erfindungsgemäßen Konsole durch mehrere Schrauben im Bereich der Flanschplatte 9 verbunden.
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Die Führungsschiene 5 wiederum ist mit einer tragenden Struktur 13 eines Gebäudes verbunden. Details der Verbindung (Verschraubung, Klemmung, etc.) von Führungsschiene 5 und tragender Struktur 13 sind in der 1 nicht dargestellt.
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Die tragende Struktur 13 kann, ein Stahlträger, ein betonierter Ringanker oder etwas Ähnliches sein.
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In der 1 ist nur ein kleiner Teil des verfahrbaren Dachs 11 sowie eine Konsole 1 samt deren Anbindung an die tragende Struktur des Gebäudes dargestellt. Selbstverständlich ist das Dach 11 nicht nur einseitig an der dargestellten Konsole 1 befestigt, sondern es gibt links von der in 1 dargestellten Konsole 1 eine seitenverkehrte, aber ansonsten gleich konstruierte zweite Konsole. In der Regel sind mindestens vier Konsolen 1 (eine an jeder Ecke) an einem bewegbaren Bauteil (Dach 11 oder Fassade) vorgesehen. Bei großen Bauteilen können auch sechs, 8 oder mehr Konsolen 1 vorhanden sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jedoch nur eine Konsole 1 dargestellt.
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Die Linearführung kann wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine am Markt verfügbare wälzgelagerte Linearführung sein. Solche Linearführungen werden z.B. im Maschinenbau eingesetzt. Das hat den Vorteil, dass erstens industriell und in sehr hoher Qualität hergestellte und geprüfte Komponenten zur Verfügung stehen. Außerdem kann aus dem Katalog des Herstellers der Linearführung entsprechend den auftretenden Belastungen das passende Modell ausgesucht werden.
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Die Führungsschienen 5 sind in der Regel aus mehreren hintereinander angeordneten Stücken zusammengesetzt. Der Wagen 3 ist nur in seiner Außenkontur bzw. seinem Querschnitt erkennbar. Die Wälzkörper zwischen Wagen 3 und der „taillierten“ Führungsschiene 5 sind in der 1 nicht dargestellt, da wälzgelagerte formschlüssige Linearführungen am Markt verfügbar und dem Fachmann daher bekannt sind.
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Entsprechend den von dem Dach 11 in die Konsole eingeleiteten Kräfte können bei Bedarf mehrere Wagen 3, 3.1, 3.2 hintereinander an der Führungsschiene 5 angeordnet und mit der Konsole 1 durch Schrauben verbunden werden. Dadurch lässt sich die Belastbarkeit der Linearführung, aber auch der Konsole 1, auf einfache Weise skalieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass trotz größerer Kräfte, die lokalen Belastungsspitzen der Führungsschiene 5 nicht größer werden. Die hintereinander angeordneten Wagen 3 leiten die auftretenden Kräfte in Richtung der Y-Achse und der Z-Achse über eine gewisse Länge in die Führungsschiene 5 ein, so dass die lokale Belastung der Führungsschiene und einer tragenden Struktur 13 des Gebäudes nicht zu groß wird.
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Auf dem oder den Wagen 3, 3.1, 3.2 ist eine Verbindungsplatte 15 aufgesetzt. Diese Verbindungsplatte 15 ist mit Hilfe mehrerer Schrauben mit dem oder den Wagen 3, 3.1, 3.2 fest verbunden. Die Verbindungsplatte 15 umfasst eine Grundfläche 17. Bei der dargestellten Anordnung ist das die Oberseite der Verbindungsplatte 15.
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Die Seitenflächen 19 der Verbindungsplatte 15 verlaufen parallel zu der Längsrichtung der Führungsschiene 5 und parallel zur Y-Achse. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Seitenflächen 19 angeschweißte Verlängerungen 21. Daher hat die Verbindungsplatte 15 mit ihren Seitenwänden 19 und den angeschweißten Verlängerungen 21 einen U-förmigen Querschnitt. In den Verlängerungen 21 sind Innengewinde vorhanden in die Gewindestifte 23 eingedreht sind. Mit Hilfe der Gewindestifte 23 kann die Verbindungsplatte 15 mit dem Wagen oder den Wagen 3, 3.1, 3.2 fest verspannt werden. Dadurch werden Fertigungsfehler ausgeglichen und es entsteht eine spielfreie und extrem belastbare Kraftübertragung zwischen der Verbindungsplatte 15 und dem bzw. den Wagen 3, 3.1, 3.2 in Richtung der Z-Achse.
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Selbstverständlich tragen auch die in der 1 sichtbaren Befestigungsschrauben 25 auch wesentlich dazu bei, die Verbindungsplatte 15 fest mit dem oder den Wagen 3, 3.1, 3.2 zu verbinden.
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Etwa in der Mitte der Verbindungsplatte 15 ist ein Lagerzapfen 27 an der Verbindungsplatte 15 befestigt. Das kann über einen Presssitz und/oder Schweißnähte (nicht dargestellt) erfolgen. Verbindungsplatte 15 und Lagerzapfen 27 können auch aus einem Stück gefertigt sein.
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Der Lagerzapfen 27 ist in einer Aufnahme 29 einer Lagerplatte 31 drehbar aufgenommen, so dass die Lagerplatte 31 um eine Drehachse 33, die parallel zur Y-Achse verläuft, drehbar an der Verbindungsplatte 15 gelagert ist. Der Lagerzapfen 27 und die Aufnahme 29 bilden bei diesem Ausführungsbeispiel ein Drehlager.
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Die Lagerplatte 31 weist auf ihrer der Verbindungsplatte 15 abgewandten Seite eine mechanische Schnittstelle auf, die bei diesem Ausführungsbespiel die bereits erwähnten Rippen 7 und eine Flanschplatte 9 umfasst. An der Flanschplatte 9 wird das Dach 11 mit Befestigungsschrauben, wie dargestellt, befestigt. Selbstverständlich sind auch andere Schnittstellen möglich.
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Auch die Lagerplatte 31 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet. Dies wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass parallel zu den Seitenflächen 19 der Verbindungsplatte 15 Schenkel 35 an der Unterseite (in 1) der Lagerplatte angeschweißt sind. Die Schenkel 35 erstrecken sich weiter in Richtung der tragenden Struktur 13 als die Verlängerungen 21 der Verbindungsplatte 15. An den in der 1 unteren Ende der Schenkel 35 ist jeweils eine Halteleiste 37 mit den Schenkeln 35 verschraubt. Die Halteleisten 37 ragen nach innen und sind unterhalb der Verlängerungen 21 der Verbindungsplatte 15 angeordnet, so dass sich eine formschlüssige Verbindung von Lagerplatte 31 und Verbindungsplatte 15 ergibt. Dadurch kann Lagerplatte 31 in Richtung der Y-Achse, d.h. senkrecht nach oben, nicht von der Verbindungsplatte 15 getrennt werden. Die Drehlagerung wird dadurch nicht beeinträchtigt. D.h. der Formschluss zwischen den Halteleisten 37 und den Verlängerungen 21 verhindert nicht eine Drehbewegung der Lagerplatte 31 um die Drehachse 33 relativ zu der Verbindungsplatte 15.
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An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, dass eine Gleitschicht zwischen der Grundfläche der Verbindungsplatte 15 und einer Kontaktfläche 39 der Lagerplatte 31 nicht dargestellt ist. Sie füllt die Lücke zwischen den genannten Flächen 17 und 39 aus und dient dazu, die Reibung der Drehlagerung zu verringern.
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Analoges gilt für die Gleitschicht auf den Kontaktflächen zwischen den Bauteilen 23 und 37; auch diese sind nicht dargestellt.
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Die Verbindungsplatte 15, die Lagerplatte 31 und die Linearführung, umfassend die Führungsschiene 5, einen oder mehrere Wagen 3, 3.1, 3.2 sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene der Führungsschiene 5 aufgebaut, so dass aus Gründen der Übersichtlichkeit nur überwiegend im rechten Teil die Bezugszeichen an die einzelnen Bauteile eingetragen wurden. In der linken Hälfte der erfindungsgemäßen Konsole und der Linearführung sind nur wenige Bezugszeichen eingetragen.
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In der 2 ist eine Draufsicht auf die Konsole 1 gemäß der 1 dargestellt. Gleiche Bauteile haben das gleiche Bezugszeichen und es gilt bezüglich das zu der 1 Gesagte entsprechend.
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Aus der Zusammenschau der 1 und 2 lassen sich die geometrischen und konstruktiven Details der erfindungsgemäßen Konsole gut erkennen.
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In den 3 und 4 ist die gleiche Konstruktion, aber in einer Anwendung bei einer vertikal verfahrbaren Fassade dargestellt. In diesem Fall verläuft die Führungsschiene 5 in vertikaler Richtung und die 3 stellt dementsprechend eine Draufsicht dar.
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Die Fassade bzw. der dargestellte Teil der Fassade ist mit dem Bezugszeichen 41 versehen.
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Da die Konstruktion der erfindungsgemäßen Konsole 1 und der Linearführung mit dem Wagen 3 und der Führungsschiene 5 die gleiche ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wird auf eine detaillierte Erläuterung an dieser Stelle verzichtet, und vielmehr auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen. Entsprechendes gilt auch für die 4.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden in den 3 und 4 nur wenige Bezugszeichen eingetragen.
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Anhand der 5 sollen zwei technische Details erläutert und illustriert werden, die unabhängig voneinander in Zusammenhang mit der Erfindung einsetzbar sind. Die 5 zeigt einen Teil des Wagens 3 und der Führungsschiene 5 gemäß 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Führungsschiene 5 auf einer Tragschiene 43 montiert. Dies kann beispielsweise durch Verschrauben erfolgen. In der 5 ist die Verschraubung von Führungsschiene 5 und Tragschiene 43 nicht im Detail dargestellt; sie baut auf einem an der Führungsschiene 5 vorhanden Befestigungssystem auf. Es ist oftmals vorteilhaft, die Führungsschiene 5 in einer Nut 45 der Tragschiene 43 aufzunehmen, so dass ein seitliches Ausweichen der Führungsschiene 5 in Richtung der Z-Achse durch den Formschluss zwischen der Nut 45 in der Tragschiene 43 und der Führungsschiene 5 wirkungsvoll verhindert und die Kraftübertragung in Richtung der Z-Achse verbessert wird. Dadurch wird Die Führungsschiene steifer und belastbarer.
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Im linken Teil der 5 ist eine mögliche Klemmung/Befestigung/Verbindung der Tragschiene 43 mit der tragenden Struktur 13 des Gebäudes dargestellt. Sie erfolgt über ein Klemmelement 47, das ähnlich wie ein Klemmelement aus dem Gleisbau ausgeführt ist. Das Klemmelement 47 wird mit Hilfe einer oder mehrerer Befestigungsschrauben 25 in Richtung der tragenden Struktur 13 gepresst. Dadurch wird die Tragschiene 43 an die tragende Struktur 13 gepresst und es entsteht ein Reibschluss zwischen der Tragschiene 43 und der tragenden Struktur 13, so dass mittelbar auch die Führungsschiene 5 und die daran gekoppelten Wagen 3, 3.1., 3.2 und die Konsole 1 mit der tragenden Struktur 13 verbunden sind.
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Die Befestigungsschraube 25 wird in eine Gewindebuchse oder auf andere Weise in die tragende Struktur 13 eingedreht. Selbstverständlich ist es auch möglich, in der tragenden Struktur 13 Schwerlastanker einzusetzen, die durch das Klemmelement 47 ragen und an der Oberseite des Klemmelements eine Mutter auf die Schwerlastanker aufzudrehen.
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An der rechten Seite der 5 ist die Situation dargestellt, dass ein Aktuator 49 an der tragenden Struktur 13 befestigt ist. Der Aktuator 49 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen ausfahrbaren Stempel 51 auf, der seitlich an der Tragschiene 43 anliegt. Durch einen entsprechenden Steuerungsbefehl wird der Stempel 51 in Richtung des Pfeils (ohne Bezugszeichen) bewegt und drückt dadurch die Tragschiene 43 und mit ihr die Führungsschiene 5 in Richtung des Klemmelements 47. Dadurch können leichte Abweichungen der Parallelität von zwei parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen 5 eines verfahrbaren Dachs 11, aber auch einer verfahrbaren Fassade, während des Betriebs ausgeglichen werden.
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Es ist in vielen Fällen vorteilhaft, wenn über die Länge der Tragschiene 43 hinweg die in der 5 dargestellte Kombination aus einem Klemmelement 47 auf der einen Seite und einem Aktuator 49 auf der anderen Seite der Tragschiene mehrfach vorgesehen ist. Dabei sollte im Wechsel auf einer Seite immer ein Aktuator 49 und ein Klemmelement 47 sein, und entsprechend auf der Gegenseite im Wechsel ein Klemmelement 47 und dann ein Aktuator 49. Dadurch ist sichergestellt, dass unabhängig von der Position des Stempels 51 immer ein Formschluss und ein Reibschluss zwischen der Tragschiene 43 und der tragenden Struktur 13 bestehen bleibt.
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In den 6 und 7 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konsole, die auf einer Linearführung montiert ist, in verschiedenen Ansichten dargestellt.
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Auch dieses Ausführungsbeispiel weist einige Übereinstimmungen mit den anhand der 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen auf. Daher werden für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwandt und es werden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert: Bezüglich der übereinstimmenden Merkmale wird auf die 1 bis 4 und deren Beschreibung verwiesen.
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In der 6 ist eine Ansicht von vorne auf die Konsole 1 in einer Anwendung zum Verfahren eines Dachs eingesetzt dargestellt. Die Konsole 1 ist auf einem oder mehreren Wagen 3, 3.1, 3.2 einer Linearführung montiert. Der oder die Wagen 3, 3.1, 3.2 sind formschlüssig und in Richtung einer X-Achse verfahrbar auf einer Führungsschiene 5 montiert.
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Die mechanische Schnittstelle umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein weiteres Drehlager, dessen Drehachse in der 6 senkrecht zur Zeichnungsebene und parallel zu einer Längsachse der Führungsschiene 5 verläuft. Von dem Drehlager ist in der 6 nur der Lagerbolzen 53 sichtbar.
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Bei dem in 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Wagen 3.1 und 3.2 hintereinander an der Führungsschiene 5 angeordnet und mit der Konsole 1 verbunden. Das ergibt sich aus der Draufsicht gemäß 7. Die Wagen 3.1, 3.2 werden wie bei den anderen Ausführungsbeispielen in der Regel durch Schrauben mit der Verbindungsplatte 15 verbunden. Es ist auch möglich vier Wagen einzusetzen.
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Zwischen den Wagen 3, 3.1 und 3.2 verbleibt ein Abstand in der Mitte der Konsole 1, der durch die Verbindungsplatte 15 überbrückt wird. Dort sind der Lagerzapfen 27 und die Aufnahme 29 vorgesehen, welche die Drehlagerung zwischen Verbindungsplatte 15 und Lagerplatte 31 bilden.
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In dem „Zwischenraum“ zwischen den Wagen 3.1 und 3.2 ist in der Draufsicht gemäß 7 der Lagerbolzen 53 gut zu erkennen. Eine Längsachse des Lagerbolzens 53 und damit auch die Drehachse des weiteren Drehlagers verläuft parallel zu einer Längsachse der Führungsschiene 5.
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Anders ausgedrückt: Die weitere Drehlagerung hat eine Scharnierfunktion zwischen dem verfahrbaren Dach beziehungsweise der verfahrbaren Fassade und der Konsole. Dadurch wird ein weiterer rotatorischer Freiheitsgrad geschaffen.
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In der Draufsicht gemäß 7 sind die in die Grundfläche der Verbindungsplatte 13 eingearbeiteten Vertiefungen oder Taschen 55 gut zu erkennen. Die Taschen 55 sind zu beiden Seiten des Drehlagers bzw. des Lagerzapfens 27 angeordnet, sodass sich insgesamt auch hier ein symmetrischer Aufbau der Konsole ergibt. In den Taschen 55 ist ein Lagerkissen (nicht dargestellt in der 7) angeordnet, welches einen Großteil der Vertikallasten zwischen der Lagerplatte 31 und der Verbindungsplatte 15 aufnehmen kann, wenn es sich um eine Anwendung der Konsole für ein verfahrbares Dach handelt. Bei einer Anwendung für eine verfahrbare Fassade können die Lagerkissen selbstverständlich Windlasten, die in horizontaler Richtung auf die Konsole beziehungsweise die Fassade wirken übertragen und entlasten dadurch das Drehlager (Lagerzapfen 27 und Aufnahme 29)
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Die Lagerkissen werden bevorzugt aus einen druckfesten Material mit guten Gleiteigenschaften, wie zum Beispiel EPDM (Teflon) oder Messing hergestellt. Dadurch bleibt das Drehlager leichtgängig. Außerdem führen Richtungsabweichungen der Führungsschiene 5 nicht zu Verspannungen in der Konsole 1. Vielmehr werden diese Richtungsabweichungen durch das Drehlager ausgeglichen.
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Wenn man die 6 betrachtet, dann wird deutlich, dass der Lagerbolzen 53 seitlich neben der Führungsschiene und sehr tief, das heißt etwa auf Höhe der Führungsschiene 5 in der Konsole 1 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die von dem Dach beziehungsweise der Fassade in die Konsole 1 und die Linearführung mit dem Wagen 3 und der Führungsschiene 5 eingeleiteten seitlichen Kräfte (in Richtung der Z-Achse) sehr weit unten an der Führungsschiene 5 angreifen.
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Anders ausgedrückt: Die auf die Führungsschiene 5 und die Wagen 3, 3.1 und 3.2 wirkenden Kräfte greifen unterhalb einer Oberseite der Wagen 3, 3.1, 3.2 bzw. unterhalb der Grundfläche der Verbindungsplatte 15 an den Wagen 3, 3.1, 3.2 bzw. der Führungsschiene 5 an. Das ist ein sehr günstiger Belastungsfall für Linearführungen, weil die seitlichen Kräfte dann nicht zu einem „Kippmoment“ führen, welches die Wagen 3, 3.1, 3.2 aus der Führungsscheine 5 „herauszukippen“ versuchen. Außerdem werden die Lager der Linearführung gleichmäßiger belastet.
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Dadurch erreichen die Wagen 3, 3.1, 3.2 und die Führungsschiene 5 trotz relativ kleiner Abmessungen eine sehr hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit.
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Anhand der 8 ist exemplarisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem zwischen einer Halteschiene 37 und der Seitenfläche 19 einer Verbindungsplatte 15 Tellerfedern 59 angeordnet sind, um eine Flexibilität in Richtung der Y-Achse beziehungsweise zu der Drehachse des Lagerzapfens 27 zu schaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Konsole
- 3, 3.1, 3.2
- Wagen
- 5
- Führungsschiene
- 7
- Rippe
- 9
- Flanschplatte
- 11
- Dach
- 13
- tragende Struktur
- 15
- Verbindungsplatte
- 17
- Grundfläche
- 19
- Seitenfläche
- 21
- Verlängerungen
- 23
- Gewindestifte
- 25
- Befestigungsschraube
- 27
- Lagerzapfen
- 29
- Aufnahme
- 31
- Lagerplatte
- 33
- Drehachse
- 35
- Schenkel
- 37
- Halteleiste
- 39
- Kontaktfläche
- 41
- Fassade
- 43
- Tragschiene
- 45
- Nut
- 47
- Klemmelement
- 49
- Aktuator
- 51
- Stempel
- 53
- LagerbolzenLagerbolzen
- 55
- Tasche
- 57
- Drehachse
- 59
- Tellerfeder
