DE202016001570U1

DE202016001570U1 - Stabelement für ein Gerüst aus vorgefertigten Bauteilen

Info

Publication number: DE202016001570U1
Application number: DE202016001570.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2026-03-10

Abstract

Stabelement eines Fachwerks aus vorgefertigten Bauteilen, das beim Zusammenbau eines 3D-Fachwerks mit kugelförmigen Verbindungsgliedern verbunden wird und folgende Teile beinhaltet: – Körper in Form eines Körperteils 1 mit einem ringförmigen oder runden Profil mit Übergangsendstücken 2, die jeweils eine Innenkontaktfläche aufweisen oder mit dem Körperteil 1 mittels Schweißnähte 8 verbunden sind; – Verbindungsvorrichtungen, die jeweils ein achsparalleles Befestigungsteil 3, z. B. eine Schraube oder einen Gewindestift, im Kernloch des Endstücks haben, das über seine Kontaktfläche das Gegenstück zum Endstück 2 und zu der Antriebskupplung 5, die beim Zusammenbau des Fachwerks das Drehmoment vom Werkzeug zum Befestigungsteil 3 über dessen Antriebsbereich b mit einer Möglichkeit für axiale Bewegungen des Befestigungsteils 3 gegenüber der Kupplung 5, überträgt, bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der durch spanlose Bearbeitung hergestellte Antriebsbereich b des Befestigungsteils ein sternförmiges Profil aufweist, dessen Fläche der Fläche eines Kreises mit einem Durchmesser, der dem Nenndurchmesser des Gewindes des Befestigungsteils 3 entspricht, gleich ist, während die Enden der Profilstrahlen, die aus dem Kreis hinausragen, sich in den Schlitzen an der Innenfläche der Antriebskupplung 5 befinden.

Description

Die vorgeschlagene technische Lösung bezieht sich auf die Konstruktion von Stabelementen, die mittels Befestigungen mit Anbinde- und sonstigen Elementen zu verschiedensten Stabwerken, insbesondere zu einem räumlichen Fachwerk, verbunden werden. Diese Lösung kann in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt werden, vor allem im Bau, im Skelettbau, bei Schutzdächern, in Dachkonstruktionen, in Messehallen und -ständen.
Das bekannte KT-System der 3D-Fachwerke beinhaltet vier Typen von Stabelementen: KT-I, KT-II, KT-III und KT-FLD [1]. Sie alle sind mit Verbindungsmechanismen versehen, die ein Befestigungsteil in Form eines Gewindestiftes mit einem 6-Kant-Antriebsbereich und eine 6-Kant-Antriebskupplung beinhalten. Die Typen der KT-Stabelemente unterscheiden sich durch die Konstruktion des Verbindungsmechanismus und durch die Verbindung mit einem runden oder ringförmigen Körperteil.
Am einfachsten ist die Konstruktion eines Stabelementes vom Typ KT-III mit einem runden Körper, in dessen Ende an beiden Seiten mithilfe einer Antriebskupplung ein linkswindiger Gewindestift eingeschraubt wird. Diese Ausführung von KT-III weist folgende Nachteile auf:

a) sie ist nicht fertigungsfreundlich, weil die Produktion solcher Stabelemente schwere hochpräzise investitionsintensive Anlagen erfordert;
b) das Körpermaterial wird schlecht ausgenutzt, weil die Gewindeöffnungen für Gewindestifte den Querschnitt des Körperteils reduzieren;
c) das Material des Gewindestiftes wird schlecht ausgenutzt, weil der Gewindestift aus einem Sechskant sehr abfallintensiv hergestellt wird;
d) der Zusammenbau eines Gerüstes aus solchen Elementen ist etwas schwierig. Eine andere Ausführung des Stabes KT-III, bei der das runde Körper mit Verbindungsmechanismen KT-I versehen ist, ist zwar frei vom Nachteil d), jedoch weist sie die Nachteile a), b) und c) im gleichen Maße auf wie die oben genannte Ausführung KT-III.

Am ähnlichsten der vorgeschlagenen Lösung ist das Stabelement vom Typ KT-II, dessen Körper ein röhrenförmiges Körperteil (mit einem ringförmigen Profil) und angeschweißte kegelförmige Übergangsendstücke beinhaltet. Im Kernloch des Endstücks befindet sich ein Gewindestift mit einem Links- und Rechtsgewinde in den Randbereichen sowie einem 6-kantigen Antriebsbereich und einem technologischen Gewinde in der Mitte. Im Lieferzustand von KT-II ist der Gewindestift außen mittels des technologischen Gewindes ins Endstück eingeschraubt, während an seinem inneren Ende mittels des Linksgewindes eine Ankermutter aufgeschraubt ist. Am äußeren Ende des Gewindestiftes ist eine 6-kantige Antriebskupplung aufgesetzt, deren 6-kantige Innenfläche einen Gegenfläche zum 6-kantigen Antriebsbereich des Gewindestiftes bildet und mit einem Sperrhaken gesichert ist. Der Gewindestift mit einer Ankermutter, die Antriebskupplung und die Bereiche des technologischen Gewindes am Gewindestift und in der Öffnung des Endstücks bilden einen Verbindungsmechanismus. Nach dem Zusammenbau wird das Endstück an das röhrenförmige Körperteil angeschweißt.
Der Hauptnachteil des Stabelementes vom Typ KT-II besteht in einem hohen Arbeitsaufwand, der sich primär aus einer Großzahl an Teilen ergibt, die eine hochpräzise mechanische Bearbeitung erfordern.
Das Erfindungsziel besteht in der Beseitigung der genannten Schwachstellen bei KT-Stabelementen. Das gesetzte Ziel wird durch die in den Ansprüchen beschriebenen Merkmale erreicht.
Im Bild 1 ist ein Längsschnitt des Stabelementes mit einem röhrenförmigen Körperteil 1 und verschiedenen Ausführungen des Verbindungsmechanismus an den Enden dargestellt. Links ist ein Verbindungsmechanismus dargestellt, bei dem der Antriebsbereich des Gewindestiftes 3 ein sternförmiges mehrstrahliges Profil aufweist und die Vorrichtung zum Auswerfen des Gewindestiftes beim Zusammenbau des Gerüstes eine Kunststoffhülse 6 beinhaltet. Rechts ist ein Verbindungsmechanismus dargestellt, bei dem der Antriebsbereich des Gewindestiftes 3 ein sternförmiges vierstrahliges Profil mit gestanzten Keilnasen aufweist. Ein Auswurfvorrichtung für den Gewindestift ist nicht vorgesehen, was durch den Bereich f im Gewindestift, der aus der Kupplung 5 hinausragt, ausgeglichen wird.
Im Bild 2 ist der Schnitt A-A dargestellt, wenn der Antriebsbereich b des Befestigungsteils 3 eine gerade Riffelung aufweist.
Im Bild 3 ist der Schnitt A-A dargestellt, wenn der Antriebsbereich b des Befestigungsteils 3 Keilnasen aufweist, die durch radiales Stauchen des Teils 3 erzielt wurden.
Im Bild 4 ist der Schnitt B-B dargestellt, wenn der Antriebsbereich b des Befestigungsteils 3 gestanzte Keilnasen aufweist.
Im Bild 5 ist ein Ausschnitt aus einem Längsschnitt eines Stabelementes dargestellt, das ein Körperteil 1 mit einem runden Profil, einen länglichen Antriebsbereich b des Gewindestiftes 3 mit gestanzten Keilnasen und eine Gewindestiftauswurfvorrichtung 3 umfasst, die das an den Keilnasen des Gewindestiftes 3 geschnittene technologische Gewinde c, das eine Gegenfläche zu dem Bereich c₁ des technologischen Gewindes im Kernloch des Endstücks 2 bildet, beinhaltet.
Im Bild 6 ist der Querschnitt C-C dargestellt.
Im Bild 7 ist der Querschnitt D-D dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: röhrenförmiges Körperteil;
2: Übergangsendstück des Körperteils;
3: Befestigungsteil mit Gewinde;
4: Ankermutter;
5: Antriebskupplung;
6: Kunststoffhülse;
7: Vorrichtung gegen spontanes Ablösen der Antriebskupplung 5;
8: Schweißnaht.

Buchstabensymbole

a

– Außengewinde am Befestigungsteil 3;

b

– Antriebsbereich des Befestigungsteils 3;

c

– technologisches Gewinde am Befestigungsteil 3;

c₁

– technologisches Gewinde in der Öffnung des Übergangsendstücks 2;

d

– Gewinde am Gewindestift für die Ankermutter 4;

f

– Bereich des Befestigungsteils 3, der aus der Kupplung 5 hinausragt.

Die Erfindungsrealisierung beinhaltet drei Stufen:

1) Herstellung der Stabelementteile;
2) Zusammenbau der Stabelemente;
3) Verbindung von Stabelementen und Verbindungsgliedern beim Zusammenbau eines 3D-Fachwerks.

1. Wie es aus den Bildern 1–7 ersichtlich ist, muss lediglich das Verfahren für die Herstellung eines sternförmigen Bundes durch radiales Stauchen des Körpers des Befestigungsteils erläutert werden. Dies kann z. B. mithilfe einer 8-Backen-Stauchpresse erzielt werden. Der Erfinder hat eine Presse von Finn Power verwendet (www.finnpower.co.uk).
2. Die schwierigere Ausführung eines Stabelementes mit einer Kunststoffhülse 7 wird in folgender Reihenfolge zusammengebaut: – auf den Gewindestift 3 wird auf seiner inneren Seite die Kupplung 5 bis zum Anschlag am Antriebsbund b aufgesetzt oder aufgepresst; – von der gleichen Seite wird auf den Gewindestab 3 die Kunststoffhülse 6 bis zum Anschlag an der Stirnseite der Kupplung 5 aufgepresst; – die Kunststoffhülse 6 wird zusammen mit dem Gewindestift 3 in das Endstück 2 eingetrieben: – auf der inneren Seite des Gewindestiftes 3 wird die Ankermutter 4 aufgeschraubt; – das Endstück 2 mit dem zusammengebauten Verbindungsmechanismus wird mittels Schweißnaht 8 mit dem Körperteil 1 verbunden.
3. Im schwierigsten Fall, wenn zwei bereits befestigte Verbindungsglieder verbunden werden müssen, wird das Stabelement dazwischen eingeführt und anschließend werden die Gewindestifte 3 des Stabelementes durch Verdrehen der Antriebskupplungen 5 mit den Verbindungsgliedern verschraubt.

Beim Verdrehen der Kupplung 5 wird der Gewindestift 3 aus der Kunststoffhülse 6 mittels des technologischen Gewindes, das beim Einpressen der Kunststoffhülse 6 in das Endstück 2 auf die Innenfläche aufgedrückt wird, ausgeschraubt.
Die vorgeschlagene Erfindung reduziert die Arbeits- und Metallintensität der Fachwerke aus vorgefertigten Bauteilen durch erhebliche Senkung des Produktionsaufwandes für die Herstellung von Stabelementen aufgrund von Konstruktionslösungen, bei denen anstatt mechanischer Bearbeitung von Stabelementen spanlose Formgebungs- und Schweißverfahren eingesetzt werden.
Literature:

1. The KT space truss system. K. Imai, T. Morita, Y. Yamaoka, K. Wakiyama and S. Tsujioka Source: SPACE STRUCTURES 4. Volume 2. page 1374. The papers presented at the Fourth International Conference an Space Structures at the University of Surrey, Guildford. Thomas Telford, London, 1993

Claims

Stabelement eines Fachwerks aus vorgefertigten Bauteilen, das beim Zusammenbau eines 3D-Fachwerks mit kugelförmigen Verbindungsgliedern verbunden wird und folgende Teile beinhaltet: – Körper in Form eines Körperteils 1 mit einem ringförmigen oder runden Profil mit Übergangsendstücken 2, die jeweils eine Innenkontaktfläche aufweisen oder mit dem Körperteil 1 mittels Schweißnähte 8 verbunden sind; – Verbindungsvorrichtungen, die jeweils ein achsparalleles Befestigungsteil 3, z. B. eine Schraube oder einen Gewindestift, im Kernloch des Endstücks haben, das über seine Kontaktfläche das Gegenstück zum Endstück 2 und zu der Antriebskupplung 5, die beim Zusammenbau des Fachwerks das Drehmoment vom Werkzeug zum Befestigungsteil 3 über dessen Antriebsbereich b mit einer Möglichkeit für axiale Bewegungen des Befestigungsteils 3 gegenüber der Kupplung 5, überträgt, bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der durch spanlose Bearbeitung hergestellte Antriebsbereich b des Befestigungsteils ein sternförmiges Profil aufweist, dessen Fläche der Fläche eines Kreises mit einem Durchmesser, der dem Nenndurchmesser des Gewindes des Befestigungsteils 3 entspricht, gleich ist, während die Enden der Profilstrahlen, die aus dem Kreis hinausragen, sich in den Schlitzen an der Innenfläche der Antriebskupplung 5 befinden.
Stabelement nach Anspruch 1, das das Körperteil 1 mit einem Rundprofil beinhaltet und sich dadurch kennzeichnet, dass seine Übergangsendstücke in Form von zylindrischen Hülsen 2 ausgeführt sind, die auf die Enden des Körperteils 1 aufgesetzt und mittels Schweißnähte 8, die in den Längsnuten der Übergangsendstücken 2 angeordnet sind, verbunden sind.
Stabelement nach Anspruch 1 oder 2, das sich dadurch kennzeichnet, dass der Antriebsbund b des Befestigungsteils 3 ein gerade geriffeltes oder ein achtstrahliges Profil aufweist, das vorzugsweise durch radiales Stauchen des Befestigungsteils 3 erzielt wird.
Stabelement nach Anspruch 1 oder 2, das sich dadurch kennzeichnet, dass der Antriebsbund b ein zwei- oder vierstrahliges Profil mit gestanzten Keilnasen auf der zylindrischen Fläche des Befestigungsteils 3 aufweist.
Stabelement nach Anspruch 1, 2, oder 4, das sich dadurch kennzeichnet, dass die Keilnasen im Bereich c mit einem technologischen Gewinde versehen sind, das eine Gegenfläche zum inneren technologischen Gewinde im Kernloch des Endstücks 2 im Bereich c₁ bildet.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 5, das sich dadurch kennzeichnet, dass das Befestigungsteil in Form eines Gewindestiftes 3 ausgeführt ist, der am inneren Ende mit Linksgewinde d und einer aufgeschraubten Ankermutter 4 versehen ist.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 6, das sich dadurch kennzeichnet, dass die Innenkontaktfläche des Endstücks 2 konisch oder sphärisch ausgeführt ist und die Gegenfläche zur sphärischen Kontaktfläche der Ankermutter 4 bildet.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 7, das sich dadurch kennzeichnet, dass an der Außenseite in das Endstück 2 eine Kunststoffhülse, z. B. Gummihülse 6 eingepresst ist, die eine Gegenfläche zum Bereich c des technologischen Gewindes am Gewindestift 3 bildet.
Stabelement nach Ansprüche 1, 2 oder 8, das sich dadurch kennzeichnet, dass die Hülse 6 mit dem Endstück 2 mittels einer temperaturbeständigen Klebenaht verbunden ist.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 9, das sich dadurch kennzeichnet, dass die Antriebskupplung 5 an der inneren Stirnwand mit einer Vorrichtung 7 versehen ist, die spontanes Ablösen des Stabelementes verhindert und z. B. als plastisch verformte Stellen an der Stirnseite der Kupplung 5 ausgeführt ist, die die Abmessungen der Schlitzen reduzieren.