-
Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für eine Schraube insbesondere zur Befestigung von Anbauteilen an einem Lochblech.
-
Schaltschränke sind häufig mit Lochblechen ausgestattet, an denen verschiedene Anbauteile montiert werden. Aufgrund der kompakten Bauweise der Schränke ist häufig lediglich eine Frontmontage der Anbauteile möglich. Um dies zu ermöglichen werden zur Befestigung üblicherweise Schraubverbindungen mit Käfigmuttern eingesetzt. Käfigmuttern weisen eine Mutter auf, die in einen Käfig eingefasst ist. Der Käfig verhindert ein Herausfallen und eine relative Rotation der Mutter. Die Käfigmutter wird frontal in ein Loch eines Lochblechs eingeführt und danach gedreht. Durch die Drehung wird die Stirnfläche der Mutter so positioniert, dass eine Kontaktfläche mit dem Lochblech entsteht. Damit kann die Schraubverbindung realisiert werden. Der Käfig wird typischerweise aus Kunststoff gebildet und die Mutter besteht aus verzinktem Stahl.
-
Der Kunststoffkäfig wird bei der Montage durch Aufbringen eines hohen Drehmomentes regelmäßig zerstört. Die Funktionsfähigkeit der Schraubverbindung wird dadurch nicht beeinträchtigt, allerdings kann die Käfigmutter nach einer Demontage nicht wiederverwendet werden. Die elektrische Leitfähigkeit der Mutter ist im Fall eines zerstörten Käfigs problematisch. Insbesondere bei der Demontage besteht das Risiko, dass die Mutter in den Schaltschrank fällt und dabei einen Kurzschluss verursacht. Darüber hinaus ist die Beschaffung von Käfigmuttern vergleichsweise kostspielig. Dazu kommt, dass es durch die Zentrierung des Gewindes bei der Montage zu Schwierigkeiten mit Blick auf die Ausrichtung der Schraubverbindung kommen kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine optimierte frontal montierbare Aufnahmevorrichtung für eine Schraube zu ermöglichen.
-
Diese Aufgaben werden mit einer neugestalteten Aufnahmevorrichtung gemäß Schutzanspruch 1 sowie durch ein Befestigungssystem gemäß Schutzanspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung dient insbesondere zur Befestigung von Anbauteilen an Lochblechen mittels einer Schraubverbindung. Die Aufnahmevorrichtung bildet insofern eine Art „Mutter“, die jedoch von vorne in ein Lochblech einsetzbar ist. Die Aufnahmevorrichtung ist aus einem elastischen Material gebildet. Eine wesentliche Neuerung ist, dass diese als einteiliger und dickwandiger Körper ausgebildet ist. Einteilig meint in diesem Fall insbesondere, dass die Vorrichtung aus einem Stück besteht und vorzugsweise keine Einzelkomponenten aufweist, die erst miteinander verbunden werden müssten. Ferner bezieht sich das Attribut dickwandig auf die umfangreiche Umhüllung, die die Aufnahmevorrichtung für eine aufgenommene Schraube darstellt. Die Umhüllung weist insofern bevorzugt eine Wandstärke auf, die einem Vielfachen des Durchmessers der üblicherweise für die entsprechende Anwendung verwendeten Schrauben auf. Insbesondere füllt die Aufnahmevorrichtung ein Loch eines Lochblechs im Wesentlichen vollflächig aus. Im Gegensatz zur Wandstärke des Käfigs einer Käfigschraube ist die Wandstärke dieser Umhüllung bei gleicher Lochgröße deutlich größer.
-
Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung ist, dass sie nach der Demontage einer Schraube grundsätzlich wiederverwendbar ist. Eine Abnutzung tritt in der Regel erst nach mehrfacher Nutzung auf.
-
Die Elastizität der Aufnahmevorrichtung ermöglicht eine elastisches Verformung der Vorrichtung infolge der Aufnahme einer Schraube. Nach Entfernen der Schraube kehrt die Aufnahmevorrichtung weitgehend in ihre Ursprungsform zurück, sodass die Aufnahmevorrichtung nach einer Demontage wiederverwendet werden kann.
-
Mit elastisch wird dabei die Eigenschaft bezeichnet, einer durch Krafteinwirkung hervorgerufene Formänderungen nach Wegfall der Kraftweinwirkung eigenständig wieder entgegen zu wirken und zumindest teilweise in die Ursprungsform zurückzukehren. Kunststoffe, vor allem thermoplastische Kunststoffe und Elastomere eignen sich hierfür besonders gut. Bevorzugt ist die Aufnahmevorrichtung aus einem solchen thermoplastischen Kunststoff, weiter bevorzugt aus einem Polyurethan gebildet.
-
Insbesondere weist die Aufnahmevorrichtung ein Elastizitätsmodul im Bereich von 10 N/Nm2 bis 1.000 N/Nm2 auf.
-
Ein weiterer Vorteil betrifft die elektrische Leitfähigkeit der Aufnahmevorrichtung. Sie ist bevorzugt elektrisch nichtleidend ausgebildet, insbesondere im Bereich der Niederspannung. Niederspannung meint Spannungen bis zu 1.500 V, insbesondere bei Wechselspannung bis zu 1.000 Volt und bei Gleichspannung bis zu 1.500 Volt. Durch die nichtleitende Ausgestaltung wird das Risiko eines Kurzschlusses erheblich reduziert.
-
In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist die Aufnahmevorrichtung durch additive Fertigung, insbesondere durch 3D-Druck hergestellt. Dies bietet sich vor allem dann an, wenn die Aufnahmevorrichtung aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Alternativ kann die Herstellung auch im Spritzgussverfahren erfolgen. Ein Urformverfahren, insbesondere der 3D-Druck, ist vergleichsweise günstig mit Blick auf Anschaffungs- und Betriebskosten, so dass geringe Stückkosten erreicht werden können.
-
Weiterhin bevorzugt weist die Aufnahmevorrichtung mindestens einen Schlitz auf. Der Schlitz ermöglicht ein Aufspreizen der Vorrichtung infolge der Aufnahme einer Schraube und erleichtert somit das Eindrehen einer Schraube. Der Schlitz kann dabei auf unterschiedliche Weisen realisiert sein, beispielsweise durch eine entsprechende Berücksichtigung beim Urformen, durch Entfernen von Material, oder durch einen Schnitt im Material. In den beiden letzteren Fällen ist der Schlitz insbesondere durch eine Nachbearbeitung realisiert.
-
Im montierten Zustand führt das Aufspreizen der Aufnahmevorrichtung zu einer reibschlüssigen Verbindung mit dem Lochblech, die man auch als Verklemmung bezeichnen kann. Bei einer passenden Ausgestaltung des Schlitzes ist diese Verklemmung stark genug, um eine Verschiebung und/oder Drehung der Vorrichtung zu behindern und damit eine sichere Befestigung zu gewährleisten.
-
Der Schlitz weist bevorzugt eine Schlitztiefe von mindestens 30%, bevorzugt von mindestens 70% der Dicke der Aufnahmevorrichtung aus. Vorzugsweise beträgt die Tiefe des Schlitzes dabei maximal 70% der Dicke der Aufnahmevorrichtung.
-
Weiter bevorzugt weist erstreckt sich der Schlitz über eine Länge von mindestens 50% der Breite der Aufnahmevorrichtung, insbesondere über die gesamte Länge.
-
Die Aufnahmevorrichtung dient insbesondere als Schraubenhülse zum Einsatz in ein Bohrloch oder eine Ausnehmung, z.B. eines Lochbleches. Hierzu weist die Aufnahmevorrichtung insbesondere eine Grundfläche auf, die an das Loch / die Ausnehmung angepasst ist, sowie einen seitlich an die Grundfläche anschließenden Rand. Der Rand kann dabei vollumfänglich ausgebildet sein oder auch durch mehrere Teilsegmente gebildet werden. Die Grundfläche selbst ist bevorzugt geringfügig kleiner als das Bohrloch oder die Ausnehmung ausgebildet, um einen leichten Einsatz zu ermöglichen. Die Grundfläche ist insbesondere in der Ausgestaltung zum Einsatz in ein Bohrloch punktsymmetrisch, bevorzugt kreisförmig ausgebildet. Bevorzugt weist sie einen Durchmesser von mindestens 8 mm auf. Insbesondere in der Ausgestaltung zum Einsatz in ein Lochblech ist die Ausnehmung achsensymmetrisch, bevorzugt rechteckig, weiter bevorzugt quadratisch ausgebildet. Bevorzugt weist sie eine Abmessung von mindestens 8 mm x 8 mm auf.
-
Wie zuvor bereits erläutert wurde, weist die Aufnahmevorrichtung in bevorzugter Ausgestaltung einen Schlitz auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich dieser Schlitz diagonal oder quer zur rechteckigen Grundfläche erstreckt. Statt eines Schlitzes können auch mehrere Schlitze, insbesondere zwei, vorgesehen sein. In einer derartigen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass sich die Schlitze kreuzen, insbesondere im Mittelpunkt der Aufnahmevorrichtung.
-
Ein nebengeordneter Schutzanspruch betrifft insbesondere die Herstellung der Aufnahmevorrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass nicht eine Aufnahmevorrichtung einzeln sondern mehrere Aufnahmeborrichtungen im Verbund als gemeinsame Matrix hergestellt sind. Eine solche Matrix weist mindestens zwei erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtungen auf. Die Matrix zeichnet sich dadurch aus, dass sie in einem gemeinsamen Fertigungsprozess hergestellt ist und die Aufnahmevorrichtungen insofern miteinander verbunden sind. Je nach Anwendungszweck können sie für die Benutzung miteinander verbunden bleiben oder auch vereinzelt werden.
-
Diese Matrix wird bevorzugt durch eine Aneinanderreihung von Aufnahmevorrichtungen gebildet. Die Matrix liegt in einer Ebene vor, sodass eine Aneinanderreihung vertikal und/ oder horizontal erfolgen kann. Insbesondere ist es fertigungstechnisch bevorzugt, wenn nicht nur zwei sondern mehrere Aufnahmevorrichtungen als Matrix hergestellt sind. Insbesondere ist es vorteilhaft wenn eine Matrix mindestens zwei mal vier Aufnahmevorrichtungen aufweist, weiter bevorzugt mindestens vier mal vier Aufnahmevorrichtungen.
-
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Aufnahmevorrichtung, die additiv gefertigt ist und insbesondere eine Matrix die mindestens zwei Aufnahmevorrichtungen aufweist. Entsprechend ist auch die Matrix bevorzugt ebenfalls additiv gefertigt, insbesondere mittels 3D-Druck.
-
Wie bereits geschildert dient die Aufnahmevorrichtung zur Befestigung von Anbauteilen an Lochblechen. Anbauteile sind insbesondere elektrische Bauelemente, wie beispielsweise Schaltschütze, oder Vorrichtungen zur Befestigung von elektrischen Bauelementen, wie zum Beispiel Hutschienen. Die Erfindung betrifft auch ein derartiges Befestigungssystem. Ein derartiges Befestigungssystem weist mindestens ein Lochblech, mindestens eine Aufnahmevorrichtung, mindestens eine Schraube und mindestens ein Anbauteil auf. Sinnvollerweise wird ein Anbauteil an mindestens drei Löchern des Lochblechs, mithilfe von je einer Aufnahmevorrichtung und einer Schraube, montiert. In dieser Konfiguration ist ein Anbauteil optimal ausgerichtet und gleichzeitig stabil befestigt.
-
An dieser Stelle sei noch einmal auf die vollflächige Ausfüllung des Lochs eines Lochblechs durch eine Aufnahmevorrichtung hingewiesen. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine stabile Befestigung infolge der Aufnahme einer Schraube zu ermöglichen.
-
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausgestaltung einer Aufnahmevorrichtung,
- 2 eine alternative Ausgestaltung einer Aufnahmevorrichtung,
- 3 eine weitere alternative Ausgestaltung einer Aufnahmevorrichtung,
- 4 eine Matrix mit mehreren Aufnahmevorrichtungen.
-
1 zeigt eine Aufnahmevorrichtung 1, deren Grundfläche im Wesentlichen den Abmessungen eines Loches eines Lochblechs entspricht (nicht gezeigt). Die Grundfläche wird umfasst von einem Rand 2, der die Aufnahmevorrichtung vor einem Reinrutschen in das Loch sichert. Der Rand 2 ist hier vollumfänglich ausgebildet, kann alternativ aber auch durch Teilsegmente in verschiedener Ausgestaltung gebildet werden. Die Aufnahmevorrichtung 1 ist aus Polyurethan hergestellt.
-
Die Aufnahmevorrichtung 1 ist rechteckig, hier nämlich quadratisch ausgebildet. Sie weist einen Schlitz 3 auf, der sich in der hier gezeigten Ausgestaltung quer zur Grundfläche 2 erstreckt.
-
Die Aufnahmevorrichtung 1 weist hier und bevorzugt eine Tiefe t von mindestens 10 mm auf. Die Schlitztiefe beträgt hier etwa 50% der Tiefe t der Aufnahmevorrichtung 1.
-
2 zeigt eine Alternative Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung 1. Sie unterscheidet sich zu der Ausgestaltung gemäß 2 dahingehend, dass der Schlitz 3 hier nicht quer zur Grundfläche verläuft sondern diagonal zu dieser.
-
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung 1. Bei dieser Ausgestaltung ist die Grundfläche kreisförmig. Diese Aufnahmevorrichtung 1 ist insofern besonderes geeignet zur Verwendung in Lochblechen mit runden Löchern oder auch in Bohrlöchern.
-
4 zeigt eine Matrix 4, die 6 erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtungen 1 aufweist. Die Matrix ist einstückig hergestellt worden und kann so unmittelbar verwendet werden. Alternativ können die einzelnen Aufnahmevorrichtungen 1 auch herausgetrennt und einzeln verwendet werden. In der gezeigten Ausführung sind die Aufnahmevorrichtungen 1 identisch ausgebildet. Genauso ist es auch möglich unterschiedliche Ausgestaltungen für die Aufnahmevorrichtungen 1 vorzusehen.
