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Eckwinkel, Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Ecken von
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Fenster- und Türrahmen.
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Die Erfindung betrifft einen Eckwinkel, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verbinden der Ecken von Fenster- und Türrahmen, die vorzugsweise aus auf Gehrung
geschnittenen Metallhohlprofilstdben bestehen und der Eckwinkel mit seinen beiden
Schenkeln in die offenen Enden der Profilstäbe eingesetzt ist, wobei die Seitenflächen
der Schenkel Quervertiefungen, wie z.B. Rillen, Kerben, Nuten, Bohrungen, Einsenkungen
usw. aufweisen, in die durch Preßwerkzeuge Teile der Profilwandung eingedrückt werden.
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An Eckverbindungen dieser Art werden einige Forderungen gestellt,
die mit den bekannten Eckverbindungsmaschinen entweder nicht oder nur zum Teil erfüllt
werden können. An einer Eckverbindung sollen z.B. die Gehrungsschnittflöchen so
dicht aneinander liegen, daß kein Spalt bzw.
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keine Fuge erkennbar ist. Ferner sollen an dieser Stelle die beiden
Enden der auf Gehrung geschnittenen Hohlprofilstäbe zumindest an ihrer Vorderfläche
bzw. an der sichtbaren Seite in einer Ebene verlaufen und keine Stufe bzw. Absatz
bilden. Schließlich soll auch die Dauerfestigkeit einer Eckverbindung möglichst
unbegrenzt sein, was deshalb nur unter großen Schwierigkeiten zu erreichen ist,
weil zumindest auf die Fenster- und Türflügelrahmen wiederholt erhebliche und wechselnde
Kräfte
beim Öffnen und Schließen sowie durch das Gewicht der Verglasung einwirken. Es sind
deshalb schon viele verschiedenartige Lösungen für die Herstellung von Eckverbindungen
bekannt geworden, bei denen die bekannten Befestigungsmittel und Methoden, wie Schrauben,
Nieten, Schwei-Ben, Kleben, Verkeilen, Stauchen, Stemmen und Verzahnen einzeln oder
gemeinsam mit mehr oder weniger großem Efolg angewendet werden. Trotz allem muß
bei allen Eckverbindungen mit einem Störfaktor gerechnet werden, der in den Herstellungstoleranzen
der zu verbindenden Hohlprofilstäbe und der in diese einzusteckenden Eckverbindungswinkel
begründet ist.
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Um die Vorder- oder Sichtfläche der an der Gehrungsstelle zusammensto-Benden
Hohlprofilstdbe bei der Herstellung der Eckverbindung in einen nahtlosen, ebenen
Übergang zu bringen, hat man besonders ausgebildete Eckwinkel aus Aluminiumguß konstruiert,
bei denen die beiden Enden der Schenkel über eine bestimmte Länge einen Schlitz
aufweisen, in den ein Konstruktionselement eingesetzt ist, das nach dem Zusammenfügen
der Hohlprofilstäbe mit dem Eckverbindungswinkel eine Spreizkraft auf die geschlitzten
Schenkelenden ausübt, so daß sich diese teilweise - in der Ebene des Rahmens betrachtet
- an die obere und untere Innenwand der Hohlprofilstäbe anpressen und dadurch eine
gewisse Justier- oder Ausgleichs-Richtwirkung auf die Hohiprofilstäbe im Bereich
der Ecke ausüben. Der Nachteil einer solchen Eckverbindung besteht in erster Linie
in dem verhöltnismaßig hohen Preis der notwendigen Gußwinkel, die bezüglich ihrer
Abmessungen in einer so großen Vielzahl hergestellt und bereitgehalten werden muß,
die den vielfältigsten Dimensionierungen der Profilstäbe entspricht. Aber auch hinsichtlich
der erstrebten Wirkung, die die Winkel beim Auseinanderspreizen ihrer Schenkelenden
auf die Profilstabenden gerade im Bereich des Gehrungsschnittes ausüben sollen,
können diese deshalb nicht befriedigen, weil die teuren Spezial-Gußwinkel im Bereich
des Gehrungsschnittes unter Zuhilfenahme der bekannten, im Doppelhub nicht steuerbaren
Stanzpressen in der Fabrikation einen sogenannten Ausbuchtversatz an der verpreßten
Rahmenecke verursachen, was sich nachteilig auf die Sichtfläche auswirkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei Vermeidung dieser Nachteile
einen Eckwinkel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden der Ecken von
Fenster- und Türrahmen anzugeben, mit denen nicht nur die notwendige Dauerfestigkeit
der Eckverbindung erzielt wird, sondern bei denen auch ein billig und einfach herzustellender
Eckwinkel verwendet wird, mit dem mit einfachen Werkzeugen über die gesamte Schenkellänge
des Eckwinkels bis in den Bereich der Gehrungsfuge mit einem dosierbaren Doppelhubverfahren
eine Spreizwirkung und damit ein stufenloses und in einer Ebene fluchtendes Aneinanderliegen
der beiden Profilenden erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemöß bei einer Eckverbindung der eingangs
beschriebenen Gattung mit einem Eckwinkel mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten
Mitteln und Maßnahmen gelöst. Das erfindungsgemöße Verfahren zum Herstellen der
neuen Eckverbindung ist durch die in den Ansprüchen 3 und 4 angegebenen Verfahrensschritte
und Maßnahmen gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen der genannten Verfahren
zur Herstellung von Eckverbindungen ist durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale
und Maßnahmen gekennzeichnet. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
des Eckwinkels, der Herstellungsverfahren und der Vorrichtung zum Durchführen der
Verfahren sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im folgenden
anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt,
in denen der Übersichtlichkeit wegen Teile mit gleicher Funktion mit denselben Bezugszahlen
versehen sind.
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Figur 1 zeigt schematisiert die Ansicht von oben auf die neue Vorrichtung
zum Verbinden der Ecken von Fenster- und Türrahmen; Figur 2 zeigt mit Blickrichtung
auf die Rahmenecke den neuen Eckwinkel entsprechend der Figur 1 in der Seitenansicht;
Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung und des Eckwinkels nach
Figur 1;
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht auf eine Rahmenecke ananlog
zu Figur 2; Figur 5 zeigt einen Eckwinkel im Schnitt im Zusammenwirken mit den zugehörigen
Preßwerkzeugen; Figur 6 zeigt in der Seitenansicht einen Satz der Preß- und Spreizwerkzeuge;
Figur 7 zeigt einen ähnlichen Werkzeugsatz wie in Figur 6, der jedoch an ein bestimmtes
Rahmenprofil angepaßt ist; Figuren 8a, 8b und 8c zeigen ein integriertes Preß- und
Spreizwerkzeug in den drei Aufrissen, bei dem das Spreizwerkzeug in einer Ebene
mit dem Stanz- und Preßwerkzeug liegt; Figuren 9a und 9b zeigen ein Mehrfach-Preß-
und Spreizwerkzeug in der Seiten- und Vorderansicht im Zusammenwirken mit einem
Sonderprofil, dessen Ecken mit einem vierteiligen Eckwinkel verbunden sind.
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In den Figuren 1 und 2 sind zwei Leichtmetall-Hohlprofilstöbe la und
lb mit ihren auf Gehrung geschnittenen und aneinandergefügten Enden gezeigt, in
die der erfindungsgemdße Eckwinkel eingesetzt ist, der im gezeigten Beispiel aus
zwei annähernd gleich großen Teilen 2a und 2b gebildet ist.
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Diese beiden Teile des Eckwinkels 2a, 2b sind aus einem Leichtmetall-Strangpreß-Winkelprofil
durch ebenes Abtrennen, z.B. Sägen, gewonnen, wobei die Breite der Winkelteile zusammen
etwa der lichten Weite der Hohlprofilstöbe entspricht. Dabei können - wie in Figur
2 dargestellt -die beiden Teile des Eckwinkels gleiche Breite haben, so daß ihre
Trennfuge oder -ebene 3 in der Mitte der Profilstäbe und in Rahmenebene liegt.
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Je nach der Form des Profils der Stäbe la, lb kann der Winkel auch
drei-oder vierteilig sein und die Breite der Teile des Eckwinkels 2a, 2b wird so
gewählt, daß die Preß- und Spreizwerkzeuge ungehindert von den übrigen Profilstegen
an der richtigen Stelle der Profilwandung angreifen können. In den Seitenflächen
der Schenkel des Eckwinkels sind senkrecht zur Rahmenebene verlaufende Quervertiefungen
4, wie z.B. Rillen, Kerben, Nuten, Bohrungen, Einsenkungen usw. ausgebildet, die
zur formschlüssigen
Verbindung der Hohlprofilstäbe la, lb mit dem
Eckwinkel 2 dienen. Als Vorbereitung für die Herstellung einer Eckverbindung wird
zunächst der zwei- oder mehrteilige Eckwinkel 2 in die offenen Enden der auf Gehrung
geschnittenen Hohlprofilstdbe la, lb eingesteckt, die an der Gehrungsschnittfläche
5 dicht und bündig aneinandergedrückt werden. Damit die außen liegende und meist
sichtbare Kante der Ecke bündig abschließt, sind zwei zangenförmig bewegbare Backen
6a, 6b vorgesehen und um die Achse 7 in Richtung der Pfeile 8 schwenkbar gelagert.
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Ein Support 9 ist in Richtung des Pfeiles 10 in Gehrungsebene 5 derart
bewegbar, daß er an der Innenseite der Ecke an die Wände der Hohlprofilstäbe la,
lb drückt, so daß diese zwischen dem Support 9 und den Backen 6a, 6b festgeklemmt
werden. In einem Winkel von 70 bis 800 zur Gehrungsschnittfläche 5 sind an beiden
Seiten der Rahmenecke je ein kombiniertes Schnitt-, Präge-, Preß- und Spreizwerkzeug
vorgesehen und derart angeordnet, daß die beiden vorderen Kanten der Schnitt- und
Preßwerkzeuge 11a, 11b mit den Flanken der Quervertiefungen 4 fluchten. Durch Einpressen
der Schnitt- und Preßwerkzeuge 11a, 11b in die Außenwandung der Hohlprofilstäbe
la, lb werden laschen- bzw. rautenförmige Wandelemente aus der Profilstabwand ausgeschnitten
und in die Quervertiefungen 4 gepreßt, daß zwischen den Profilstäben la, lb und
dem Eckwinkel 2 eine feste und unlösbare formschlüssige Verbindung entsteht. Zwischen
dem doppelten Schnitt- und Preßwerkzeug Ila, lib befindet sich ein Spreizwerkzeug
12, das unabhängig von den Schnitt- und Preßwerkzeugen Ila, 11b in Richtung des
Pfeiles 13 bewegbar ist. Dabei ist die Höhenlage ("Etage") des Spreizwerkzeuges
12 so gewählt, daß es mit der vorderen abgerundeten Kante 12a in die Trennfuge bzw.
Trennebene 3 zwischen die beiden Teile des Eckwinkels 2a, 2b eindringen kann. Bei
dieser Bewegung werden von der Vorderkante 12a Teile der Profilwandung 1c mitgenommen
und in den Spalt 3 zwischen den beiden Teilen des Eckwinkels 2 eingedrückt, so daß
die Teile 2a, 2b auseinandergespreizt und gegen die obere und untere Wandfläche
der Hohlprofilstäbe la, lb gedrückt werden. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil
erzielt, daß die an der Gehrungsschnittebene
stumpf aneinanderstoßenden
Schnittflächen der Hohlprofilstäbe zueinander ausgerichtet werden und deshalb zwangslöufig
miteinander fluchten müssen, so daß die meist sichtbaren Außenflächen des Rahmens
im Bereich der Ecke in einer Ebene liegen und bündig zueinander verlaufen. Vorteilhafterweise
wird der zeitliche Einsatz der Werkzeuge so gewählt, daß zuerst die Schnitt- und
Preßwerkzeuge 11a, 11b in Richtung des Pfeiles 14 vorangetrieben werden, wobei sie
laschen- bzw. rautenförmige Wandelemente ausstanzen und in die Quervertiefungen
4 in der Form einpressen, daß die freien Enden der Zungen bzw. Rauten von der Gehrungsschnittfläche
wegweisen. Danach setzt die Bewegung des Spreizwerkzeuges 12 in Richtung des Pfeiles
13 ein, wodurch die Teile des Eckwinkels 2 auseinandergespreizt werden. Gleichzeitig
mit dem Rücklauf der Werkzeuge wird auch der Support 9 zurückgefohren und die beiden
Backen 6a, 6b schwenken auseinander, so daß das Wechseln zur nächsten Rahmenecke
mühelos vonstatten gehen kann.
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In den Figuren 3 und 4 ist eine andere Art der Eckverbindung dargestellt,
bei der entsprechend angepaßte Preßwerkzeuge zum Einsatz kommen. Der aus zwei Teilen
bestehende Eckwinkel 2 ist in der oben beschriebenen Art mit seinen beiden Schenkeln
in die offenen und auf Gehrung geschnittenen Enden der beiden zu verbindenden Hohlprofilstäbe
la, lb eingeschoben.
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Das Schnitt- und Prägewerkzeug 11c besitzt an der Stirnseite drei
Schnitt- und Preßwerkzeuge 11d, mit denen in der oben beschriebenen Art laschen-
bzw. rautenförmige Wandelemente aus der Profilwandung 1c ausgeschnitten und in die
Quervertiefungen 4 des Eckwinkels 2 eingepreßt werden. Das Auseinanderspreizen der
beiden Teile 2a, 2b des Eckwinkels geschieht hier nicht mehr mit einem Meißel oder
Dorn 12a, wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben, sondern mit Hilfe
eines Kegelbolzens 16. Zu diesem Zwecke sind in den beiden Schenkeln des Eckwinkels
2 mindestens je eine Bohrung 17 vorgesehen, die in der Trennebene 3 und quer durch
die Schenkel des Eckwinkels verläuft. Bevor der Eckwinkel 2 in die offenen Enden
der Profilstäbe la, lb eingesetzt wird, werden
in die Bohrungen
diese Kegelbolzen so eingesetzt, daß sie nicht über die Seitenflächen des Eckwinkels
hervorstehen. Um diese Querbohrung 17 herum ist in die Außen flache des Eckwinkels
eine zentrische Einsenkung 18 ausgefräst. Ferner ist durch die Innenwand ld der
Profilstäbe la, lb eine Bohrung 19 eingearbeitet, die mit der Querbohrung 17 in
den Schenkeln des Eckwinkels 2 fluchtet. Für die Herstellung dieser Eckverbindung,
insbesondere für das Spreizen der beiden Teile 2a, 2b des Eckwinkels, werden die
Spreizwerkzeuge 12 in Form eines Meißels oder Dornes gegen einen Druckstempel 15
ausgewechselt, die im Bereich des Kegelbolzens 16 auf die Profilwandung 1c einwirken
und diese zusammen mit dem Kegelbolzen 16 im Bereich der Einsenkung 18 so weit eindrückt,
daß der Kegelbolzen 16 um einige Millimeter in die Querbohrung 17 eingedrückt wird
und mit seinem vorderen Ende in die Bohrung 19 eindringt.
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Durch diesen Verschiebeweg des Kegelbolzens 16 werden die beiden Teile
2a, 2b des Eckwinkels auseinandergespreizt und legen sich oben und unten an die
Innenwand der Profilstäbe la, lb an, so daß diese an ihren Stoßkanten zueinander
in einer Ebene ausgerichtet werden. Die kombinierten Schnitt- und Preßwerkzeuge
11c können in Verbindung mit den Druckstempeln 15 auch zur Herstellung solcher Eckverbindungen
eingesetzt werden, bei denen von dem erfindungsgemaßen zwei- oder mehrteiligen Eckwinkel
kein Gebrauch gemacht wird, sondern bei denen lediglich eine Fixierung zwischen
den Profilstäben la, tb und dem Eckwinkel mit Hilfe eines normalen zylindrischen
Bolzens 20 angestrebt wird, wie im rechten Schenkel des Eckwinkels in der Figur
3 angedeutet ist.
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Figur 5 zeigt den Schenkel eines Eckwinkels im Schnitt, bei dem die
beiden Teile 2a und 2b verschiedene Breiten haben, um den Eckwinkel einem bestimmten
Profil der Stäbe la, tb anzupassen. Hier sind auch die beiden Schnitt- und Preßwerkzeuge
11a, 11b verschieden breit ausgebildet, während das meißelförmige Spreizwerkzeug
12a zwischen den beiden Preßwerkzeugen 11a, 11b in die Trennebene 3 der beiden Teile
des Eckwinkels eindringt.
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In den Figuren 6 und 7 sind die Schnitt- und Preßwerkzeuge 11a, 11b
zusonnen mit den Spreizwerkzeugen 12 in ein Vielfachwerkzeug 21 integriert.
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Bei dem Vielfachwerkzeug gemäß Figur 6 ist zur Anpassung an die zu
verbindenden Hohlprofilstäbe das Schnitt- und Preßwerkzeug 11a breiter als das andere
Werkzeug 11b, während das Spreizwerkzeug 12a in einer Etage zwischen den beiden
Preßwerkzeugen 11 liegt. Dabei ist die vordere Schnittkante der Werkzeuge 11 um
etwa 10 bis 200 gegenüber dem Verlauf der Quervertiefungen 4 geneigt. Der hierdurch
erzielte Schräg-oder Scherenschnitt am vorderen Ende der Laschen oder Rauten bringt
den Vorteil mit sich, daß unvermeidliche Toleranzen. zwischen den zu verbindenden
Bauelementen und der Werkzeuganordnung ausgeglichen werden. Ein weiterer Vorteil
wird durch die Schräglage der vorderen Schnittkante der Werkzeuge 11 dann erzielt,
wenn die Schräglage so gewählt ist, daß beim nachträglichen Auseinanderspreizen
der beiden Teile 2a, 2b des Eckwinkels ein zusätzlicher Druck auf die Gehrungsschnittflächen
ausgeübt wird.
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Bei dem integrierten Vielfachwerkzeug nach Figur 7 liegt jeweils eines
der Schnitt- und Preßwerkzeuge 11a bzw. 11b in derselben "Etage", das heißt in derselben
Höhe wie die Spreizwerkzeuge 12a, was bei besonderen Formen der Profilstäbe la,
lb notwendig sein kann und was auch einen solchen Eckwinkel notwendig machen wird,
der aus drei verschieden starken Teilen besteht. Bei dem Werkzeug nach Figur 7 sind
die vorderen Schnittkanten dachförmig angeschliffen, so daß rautenförmige Ausstanzungen
aus dem Wandmaterial 1c erzielt werden.
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In den Figuren ôa, 8b und 8c ist in drei Ansichten ein integriertes
Vielfachwerkzeug 21 dargestellt, das ein doppeltes Schnitt- und Preßwerkzeug aufweist,
bei dem die vorderen Schnittkanten 11a' und 11a", ähnlich wie in Figur 7 gezeigt,
dachförmig angeschliffen sind. Das Spreizwerkzeug 12 liegt dabei in einer Ebene
mit den Schnitt- und PreB-werkzeugen 11 und mit der Trennebene 3 des Eckwinkels
2. Zweckmößigerweise
ist das Spreizwerkzeug 12 am oder im Schnitt-
und Preßwerkzeug 21 verschiebbar gelagert, so daß es zeitlich unabhängig von der
Bewegung des anderen Teils angetrieben werden kann. Ein besonderer Vorteil ergibt
sich daraus, daß das Spreizwerkzeug 12 gegen einen Druckstempel 15 austauschbar
ist, der auf die Wandung der Profilstäbe einwirkt, wodurch ein in einer Bohrung
des Eckwinkels eingesetzter Bolzen 19, 20 in Bohrungsrichtung verschoben werden
kann.
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Figur 9a zeigt den Schnitt durch ein selten verwendetes Spezialprofil
le und durch den Eckwinkel 2, der zur Anpassung an das Spezialprofil aus vier Teilen
2a, 2b, 2c, 2d besteht, die unter sich auch noch verschiedene Stärke aufweisen können.
Das integrierte Vielfachwerkzeug 21 besitzt mehrere zweifache Schnittwerkzeuge tote,
lid, die in verschiedenen Höhen liegen und Teile der Wandung lc in die Quervertiefungen
4 des Eckwinkels 2 einprägen. Drei Spreizwerkzeuge 12, die mit den Trennebenen zwischen
den Teilen des Eckwinkels 2 fluchten, besitzen an ihrem vorderen Ende eine meißel-
oder dornartige Ausbildung 12a, mit der sie in die Trennfuge eindringen, die zwischen
den Teilen des Eckwinkels 2 besteht. Zur Berücksichtigung von Toleranzen ist die
Trennfuge zwischen den Winkelteilen durch Einlegen von schmalen Gummistreifen 22
etwas verbreitert, so daß die Spreizwerkzeuge 12 einerseits mit genügender Sicherheit
die Trennebene 3 treffen und andererseits ausreichend Material aus der Profilwandung
1c mitnehmen und zwischen die Trennfugen 3 pressen, damit die gewünschte Spreizwirkung
erzielt wird. Wie aus Figur 9b zu erkennen ist, sind die vorderen Schnittkanten
ile, lid der 0 Schnitt- und Preßwerkzeuge 11 mit einer Schräge von 15 versehen,
wobei die Lage der Schräge eine solche Richtung hat, daß beim Auseinanderspreizen
der Teile 2a, 2b, 2c, 2d des Eckwinkels eine zusätzliche Verspannwirkung buftritt,
die einen Druck auf die Gehrungsschnittflöche 5 ausübt.
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Dem Hersteller von Fenster- und Türrahmen ist mit der Erfindung eine
Möglichkeit
zur Hand gegeben, für beliebig viele Profilstabformen und Abmessungen aus einem
stranggepreßten Leichtmetall-Winkelprofil beliebig viele und dicke Teile eines Eckwinkels
durch einfaches Absägen herstellen zu können, so daß die Verwendung von teueren
Leichtmetall-Gußwinkeln und die aufwendige Lagerhaltung der benötigten verschiedenen
Winkeltypen entfallen.
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Sofern es erwünscht oder erforderlich ist, daß die Werkzeuge zur Herstellung
der Eckverbindung nicht von der Außenseite an der Ecke angreifen, sondern wenn eine
sogenannte Innenpressung ausgeführt werden soll, ist es durch sinngemäße Anpassung
mit einfachen Mitteln auch möglich, die Stanz-, Preß- und Spreizwerkzeuge an der
Innenseite der Ecke anzusetzen.
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Natürlich ist es auch möglich, bei der Ausführung der Eckverbindung
an sich bekannte Niederhalter einzusetzen, welche die Hohprofilrahmen im Eckbereich
arretieren und flächenbündig zur Aufspannfläche auf das Maschinenbett niederdrücken
und die Fenster- und Türrahmen zusätzlich konzentrisch ausrichten.