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Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Ecken von auf Gehrung
geschnittenen Leichtmetall-Hohlprofilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Durchfiihrung des Verfahrens zum Verbinden der Ecken von auf
Gehrung geschnittenen Leichtmetall-Hohlprofilen, bei denen in die offenen Enden
der Hohlprofilstäbe ein diese verbindender Eckwinkel eingesetzt ist und ein Teil
der Profilwandung durch mindestens ein Paar symmetrisch zu der zu verbindenden Profilecke
angeordnete Preßwerkzeuge in die im Eckwinkel ausgebildeten Vertiefungen eingepreßt
wird.
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Derartige Eckverbindungsverfahren und zur Ausführung dieser Verfahren
geeignete Vorrichtungen sind z.B. durch die deutsche Patentschrift 842 633, das
deutsche Gebrauchsmuster 6 609 495, das deutsche Gebrauchsmuster 6 911 368 und die
deutsche Auslegeschrift 2 001 608 bekannt. Diese Vorschlagt gehen davon aus, eine
formschlüssige Verbindung zwischen den beiden, auf Gehrung geschnittenen Enden der
Profilstäbe und dem sie verbindenden gemeinsamen Eckwinkel herzustellen, indem durch
geeignete Werkzeuge das Material der Profilwandung in einem örtlich begrenzten Bereich
in eine Kerbe, Nut, Bohrung oder sonstige Vertiefung des Eckwinkels eingedrückt
wird.
Hiermit wird zwar eine gegenseitige Verankerung der Teile hergestellt, aber das
angestrebte Ziel, daß die Profilenden an der Gehrungsschnittfläche mit einem bleibenden
Druck gegeneinandergepreßt werden, um den dort sich ausbildenden Luftspalt so klein
wie möglich zu machen, wird nicht oder nur unvollkotwnen erreicht. Einige der bekannten
Verfahren zum Verbinden der Ecken von Leichtmetoll-Hohiprofilstäben sind zwar so
ausgelegt, daß beim Verpressen eine auf die Gehrungsschnittfläche hingerichtete
Spannung entsteht. Sobald aber die Preßwerkzeuge zurückgefahren werden, öffnet sich
die Trennstelle am Gehrungsschnitt durch den Zuruckfederungseffekt des Materials,
der bei stranggepreßtem Leichtmetall nicht unerheblich ist. Man hat zwar versucht,
eine dauernde, auf die Gehrungsschnittfläche gerichtete Spannung zu erzeugen, und
hat dafür Schraubverbindungen, Spannexzenter, sich selbst spannende paketierte Eckwinkel
und Keilverbindungen angewendet, die jedoch zu kompliziert im Aufbau und in der
Anwendung, und deshalb kostspielig sind, und den zusätzlichen Nachteil mit sich
bringen, daß in der Profilwandung Öffnungen, Bohrungen und Durchbrecnungen vorgesehen
sein müssen, um diese Spannverbindungen überhaupt zugänglich und verwendbar zu machen.
Durchbrechungen in der Profilwandung sind aber meist unerwünscht. Man denke an Schallschluckfenster
und an das Eindringen von Luftfeuchtigkeit oder Schlagregenwasser.
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Demgegenüber geht die Erfindung einen anderen Weg. Ihr liegt die Aufgabe
zugrunde, eine neue Art für die Verbindung von auf Gehrung geschnittenen Leichtmetall-Hohlprofilen
aufzuzeigen, bei der die Enden der Profilstäbe nach erfolgtem Preßverbindungsvorgang
durch eine bleibende Spannung gegeneinandergedruckt werden, ohne daß es hierfür
notwendig ist, die Wandung der Profilstäbe mit einer oeffnung oder sonstigen Durchbrechung
zu versehen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Verbinden der Ecken der
eingangs beschriebenen Gattung mit den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Verfahrensschritten
gelöst. Die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung ist durch
die Merkmale der Patentansprüche 3 bis 7
gekennzeichnet.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind im folgenden
anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und in der Zeichnung dargestellt.
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Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die Ansicht auf eine Eckverbindungsmaschine
von oben; Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung anhand eines Schnittbildes einen
Verfahrensschritt zur Herstellung der neuen Eckverbindung.
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In Figur 1 ist - schematisiert - der prinzipielle Aufbau einer an
sich bekannten Eckverbindungsmaschine in der Ansicht von oben gezeigt. Die auf Gehrung
geschnittenen Enden zweier Leichtmetall-Hohlprofile 1 sind durch einen in ihre offenen
Enden eingesteckten Eckverbindungswinkel 2 miteinander verbunden. Auf der Grundplatte
der Eckverbindungsmaschine (nicht dargestellt) ist ein fester Anschlag 3 angebracht,
der zur Anpassung an verschiedene Profilformen und Abmessungen verstellbar sein
kann. An der Innenseite der zu verbindenden Ecke liegt an den Profilstöben 1 ein
Anschlag 4 an, der nach Art eines Supports in Richtung der Pfeile 5 in der Gehrungsschnittebene
bewegt werden kann. Für die Verbindung der beiden Profilstäbe 1 ist mindestens ein
Paar von Werkzeugen 6 vorgesehen, die in einem Winkel von 150 bis 1800 in Richtung
des Pfeiles 7 gegeneinander bewegbar sind. Zur formschlüssigen Verbindung der Profilstäbe
1 mit dem Eckwinkel 2 sind in diesem Vertiefungen 8 in Form von quer verlaufenden
Kerben oder Nuten vorgesehen, in die durch den Druck der Werkzeuge 6 ein Teil der
Profilwandung eingedrückt wird. Gemäß der Erfindung ist die Anordnung so getroffen,
daß die Werkzeuge 6 mit ihren wirksamen Kanten um den Betrag "a" ~# vor der Kante
8a der Vertiefung 8 des Eckwinkels 2 zum Angriff komm n. Mit dieser Maßnahme werden
verschiedene Vorteile erzielt.
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Zum einen werden die bei der Herstellung der Hohlprofile und der Eckwinkel
unausbleiblich entstehenden Toleranzen ausgeglichen, die sich beispielsweise
in
einer veränderten Lage der Vertiefungen 8, bezogen auf die Ecke, und in den Maßabweichungen
"T" (Figur 2) zwischen der lichten Weite des Hohlprofils 1 und der Breite des Eckwinkels
2 bemerkbar machen. Bei den bisher in bekannter Art ausgeführten Eckverbindungen
mußte gerade wegen dieser Maßabweichungen immer damit gerechnet werden, daß die
Eckverbindung unbefriedigend ausfallen würde, weil das Material der Profilwandung
nicht genau an der Stelle eingepreßt oder eingeprägt werden konnte, die der Lage
der Vertiefung 8 entsprach.
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Zum anderen werden bei dem neuen Eckverbindungsverfahren die beiden
Werkzeuge 6 synchron und mit zunehmendem Preßdruck in Richtung des Pfeiles 7 gegeneinander
und schräg zur Oberfläche der Profilwandung 1 aufeinander zu bewegt. Da sie um den
Betrag "a" mit ihren wirksamen Kanten vor der Kante 8a der Vertiefung 8 im Eckwinkel
ansetzen, wird die Profilwandung zunächst gegen den Eckwinkel 2 gedrückt, wodurch
das Spiel "T" ausgeglichen wird. Durch die schräge Angriffsrichtung in bezug auf
die Oberfläche der Profilwand werden nun die beiden Profilstöbe 1 gegen den Anschlag
3 und zugleich gegeneinander gedrückt, so daß sie mit ihrer Gehrungsschnittfläche
fest und dicht aneinander liegen. Nunmehr verstärkt sich der Preßdruck der Werkzeuge
6 kontinuierlich, zugleich nimmt die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung ab, was
für die Verformung des Materials günstig ist. Dies wird durch ein Kniehebel-Antriebssystem
erreicht, das für beide Werkzeuge von einem gemeinsamen Antrieb betätigt wird und
so ausgelegt ist, daß die Werkzeuge 6 zur gleichen Zeit mit gleichem Druck angreifen
und in ihrer Endstellung den maximalen Preßdruck erzeugen.
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Da nunmehr ein weiteres Ausweichen des Materials der Profilwandung
1 nicht mehr möglich ist, schieben und quetschen die Werkzeuge 6 einen Teil des
Wandungsmaterials vor sich her in Richtung auf die Vertiefung 8 zu, wie in Figur
2 in vergrößtertem Maßstab im Schnitt zu erkennen ist. Über die Strecke "b" erfolgt
eine Streckung und Verdünnung des Materials der Profilwandung 1, da-s schließlich
über die Kante 8a der Vertiefung 8 in diese
hineingepreßt wird und
sich an dieser Kante durch die elastische Federung des gestreckten Materials verklammert
In dem Bereich "c" wird das Material der Wandung 1, das nach der Gehrungsschnittfläche
gerichtet ist, zusammengestaucht (in diesem Bereich verdickt sich die Profilwandung
etwas) und übt somit eine Druckkraft auf dieselbe Kante der Vertiefung 8 aus, wodurch
auch nach dem Zurückziehen des Werkzeuges 6 eine große Spannung in dem Material
in Richtung des Pfeiles 9 zurückbleibt, welche die beiden Enden der Profilstäbe
1 an der Gehrungsschnittfläche mit großem Druck dauernd gegeneinander preßt. Je
nach Wahl der Angriffsrichtung des Werkzeuges 6, bei dem die besten Wirkungen dann
erzielt werden, wenn die Kraftrichtung 7 in einem Winkel von etwa 45 bis 60° zur
Oberfläche der Wandung 1 verläuft, je nach der Ausbildung der wirksamen Kante des
Werkzeugs 6 und auch in Abhängigkeit vom ersten Ansatzpunkt des Werkzeuges 6, d.h.
von der Größe des Abstandes "a", und von der Abstimmung der progressiv wirkenden
Federn 11, kann ein Teil des Materials der Profilwandung 1, wie bei 10 angedeutet,
abgequetscht und zusätzlich in die Vertiefung 8 gepreßt werden, wodurch noch eine
zusätzliche Verstärkung der Verankerung erfolgt.
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In Figur 2 ist zu erkennen, daß die parallel zur Oberfläche der Wandung
1 - d.h. senkrecht zur Abbildungsebene - verlaufende wirksame Kante des Werkzeuges
6 abgerundet ist. Dabei ist der Radius dieser Rundung einer der Einflußfaktoren,
die das Preßergebnis mit bestimmen. Ein zu kleiner Radius (oder gar eine scharfe
Kante) würde dazu führen, daß das Material der Wandung - ähnlich wie bei dem Spanwerkzeug
einer Dreh- oder Hobelbank - abgeschert wird, so daß die angestrebte elastische
Streckung und Verfestigung des Materials nicht erreicht würde. Zweckma#ßigerweise
werden auch die beiden Seitenkanten des Werkzeuges 6, die in bezug auf die Abbildungsebene
oben und unten liegen, abgerundet und auf diese Weise "entschärft", Damit wird verhindert,
daß die Wandung 1 beiderseits der Materialeinprögung durchtrennt wird. Diese bildet
dann vielmehr eine allseitig geschlossene, annähernd rechteckige Mulde.
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Der vorgehend beschriebene Materialverformungs-, -verfestigungs- und
Streckungsvorgong kann aber nur durch die erfindungsgemäße Maßnahme erreicht werden,
die darin besteht, daß der innen an der Profilecke angreifende Anschlag 4 nicht
ortsfest in bezug auf die Maschinenplatte ist, sondern bei zunehmendem Werkzeugpreßdruck
in Richtung der Pfeile 5 gegen progressiv zunehmenden Federdruck zurückweicht. Zur
Erzielung dieses Effektes sind mehrere Tellerfedern 11 so gepackt, daß sie im Blick
auf den gewünschten Preßeffekt der Werkzeuge 6 und der zunehmenden Preßkraft angepaßt
sind. Der Anschlag 4 wird deshalb zu Beginn des Preßvorgangs einen geringeren Widerstand
aufweisen als am Ende des Preßvorgangs, bei dem die Werkzeuge ihre maximale Kraft
entfalten. Durch das anfängliche leichtere Zurückgehen des Anschlags 4 wird vermieden,
daß die Wandung 1 gegenüber der Kante 8a der Vertiefung 8 durchtrennt wird. Wie
in Figur 2 erkennbar, gleitet die wirksame Kante des Werkzeuges 6 durch das rechtzeitige
Zurückweichen des Eckwinkels 2 in Richtung des Pfeiles 5 über die Kante 8a hinweg
und verfrachtet auf diese Weise das Material der Wandung bis in den Grund der Vertiefung
8, ohne die Wandung zu durchtrennen, weil durch den örtlich entstehenden sehr hohen
Preßdruck auch ein kleiner Bereich der Kante 8a der Vertiefung mit verdrängt wird.
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Das erCindungsgemäBe Verfahren kann in gleicher Weise und mit gleichgutem
Erfolg auch für die sogenannte Innenpressung angewendet ^werden Hierzu ist es 7lediglich
notwendig, zum einen die Funktionen der bebdcAn Anschlage 3 und 4 zu vertauschen,
und zum anderen die ~#!erkzeuge 6 so an dem Support 4 anzubringen, daß sie spiegelbildlich
in bezug auf die Achse der Profilstabe 1 gesehen, unter den gleichen Winkeln angreifen,
wie bei der oben beschriebenen Außenpressung. In diesem Falle ist also der Anschlag
3 nicht ortsfest, sondern in Richtung der Gehrungsschnittfläche gegen progressiv
zunehmenden Federdruck verschiebbar.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Winkel beschrankt, unter
denen die Werkzeuge wirksam werden; sie geben lediglich den Bereich an, in dem
in
Verbindung mit anderen Einflußfaktoren optimale Ergebnisse erzielt werden. So ist
es z.B. möglich, anstelle einer geradlinigen Bewegung der Werkzeuge 6 eine solche
Antriebsmechanik zu benutzen, bei der die wirksame Kante der Werkzeuge eine kombinierte
Dreh-Schiebe-Bewegung ausführt.