DE2943593A1

DE2943593A1 - Verfahren zur herstellung eines rahmens und nach dem verfahren hergestellter rahmen

Info

Publication number: DE2943593A1
Application number: DE19792943593
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Volksw. Manfred 3563 Dautphetal Roth
Original assignee: Roth Werke GmbH
Current assignee: Roth Werke GmbH
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2943593C2

Description

Besc}lreibun.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Rahmens, insbesondere für ein Fenster oder eine Tür, aus Profilen, die eine innere Versteifung aus einem hohlen Metallstab, insbesondere einem hohlen Aluminiumstab, und eine den Metallstab umgebende Uinhüllung aus Kunststoff, insbesondere aus aufgeschäumtem Kunststoff mit dichter Außenzone, aufweisen, wobei zunächst Profilstücke durch Gehrungsschnitte von vorzugsweise 450 abgelängt werden und diese Profilstiicke durch Eckwinkel miteinander verbunden werden, die in die Hohlräume der Metallstäbe von aneinander anzuschließenden Profilen eingesteckt werden.
Bei der Verarbeitung von Kunststoff-Profilen mit einer versteifenden Einlage ergeben sich Probleme daraus, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Kunststoff wesentlich verschieden sind. So hat z.B. Aluminium einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 24 . 10 6 m/m K, während ein umhüllender Kunststoff-Strukturschaum einen Ausdehnungskoeffizienten von 70 - 100 10 6 m/m ' K hat, also einen etwa viermal größeren Ausdehnungskoeffizienten.
Beim Zusammenfügen der Rahmenecken mit Hilfe eines Eckwinkels wird dieser mit den Rahmenteilen über Stifte so verbunden, daß die Gehrungsflächen aufgrund gegeneinander versetzter Stiftlöcher im Rahmenteil und Eckwinkel aneinander gepreßt werden.
Am fertigen Rahmen liegen dann die Stirnflächen der Metallstäbe und des ihn umgebenden Kunststoffschaumes auf Pressung aneinander Sobald aber bei eingebauten Fenstern oder dergleicllen durch niedrige Temperaturen eine unterschiedliche Längenänderung der beiden Materialien aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten eintritt, bildet sich an den Gehrungen ein Spalt dadurch, daß die weniger schrumpfenden Metallstäbe weiterhin gegeneinallder gepreßt werden und die stärker schru@pfenden Kunststoffschaum-Part ien sich voneinander lösen.
Man versucht, Verschiebungen zwischen der Kunststoff-Umhüllung und dem Metallstab dadurch zu vermeiden, daß die verschiedenen Materialien möglichst gut miteinander verbunden werden. Dies bringt bei der Herstellung der Profile eingefrorene Spannungen mit sich, da auch die Schrumpfung der Materialien in der Abkühlungsphase des Profiles verschieden ist, nämlich beim Kunststoff stärker als beim Metall. Dies kann dazu führen, daß nach dem Ablängen der Kunststoff ein wenig zurückspringt, so daß der Metallstab ein wenig vorsteht.
Es ist auch bekannt (DE-GIwlS 74 19 713) die Metallstäbe gegenüber den Profilenden um einen verhältnismäßig großen Betrag zurückzusetzen. Hiermit wird der Zweck verfolgt, beim Ablängen nur Kunststoff zu erfassen, Dadurch ist es möglich, Profile mit abgestuften Längen herzustellen und innerhalb eines Stufensprunges auf genaue Maße zuzuschneiden, ohne daß auch der Metallstab abgesägt werden muß. Nachteilig ist daran, daß die Profile mit verhältnismäßig vielen verschiedenen Längen hergestellt werden müssen. Man kann also nicht mehrere Nutzlängen von einer langen Prefilstange mit einer Lange von z.B. 5 oder 6 m gewinnen, wie dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art möglich ist.
Der Erfindung liegt die Am'fgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß am fertigen Rahmen auch bei starker Abköhlu an den Verbindunysste der Rahmenprofile keine Spalte entstehen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß nach dem Ablängen der Profilstücke an mindestens einer von zwei aneinander anliegenden Schnittflächen die Metallstäbe unter im übrigen weitgehender Erhaltung der Schnittfläche durch Herstellen einer Vertiefung gekürzt wird.
Durch die Kürzung des Metallstabs an einer Profilstirnfläche wird von vorr-herein bei der Gehrungsverbindung Kunststoff gegen Kunststoff gerreßtt während die Metallstirnseiten keinen Kontakt haben. Nun kann der Kunststoff schrumpfen, ohne einen Spalt zu bilden. Dies würde erst geschehen, wenn die Schrumpfung größer ist als die Vorspannung aufgrund der Verstiftung bzw.
wenn die Schrumpfung größer ist als die Kürzung.
Während ein Fensterrahmen ohne zurückgesetztes Metallprofil durch Abkühlung entsprechend der vorhandenen Temperatur und dem Wärmedehnungskoeffizienten von z.B. Aluminium kleiner wird, ist bei einem Rahmen mit zurückgesetzten Metallprofilen für das Maß, um das der Rahmen kleiner wird, der Wärmedehnungskoeffizient von z.B. Polyurethanschaum verantwortlich. Hier wird also der Rahmen kleiner werden als im ersten Fall, aber auch hierfür ist genügend Spielraum zum eingebauten Glas vorhanden, das üblicherweise mit 4 mm Luft pro Seite eingebaut und entsprechend verklotzt wird. Auch die Art der Verklotzung läßt ein Kleinerwerden zu.
Die Vertiefung wird gemäß Anspruch 2 vorzugsweise durch Fräsen hergestellt. Man kann jedoch auch andere Bearbeitungsverfahren hierfür anwenden.
Schutz wird auch beansprucht für einen nach dem Verfahren hergestellten Rahmen. Ein solcher Rahmen ist dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der Schnittflächen, die an einem Gehrungsstoß aneinanderliegen, die Stirnfläche des Metallstabes gegenüber der Schnittfläche zurückgesetzt ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines solchen Rahmens ist im Anspruch 5 angegeben. Wenn man nämlich die Vertiefung in den Kunststoff hinein fortsetzt, kann sich in die Vertiefung hinein auch der Metallstab ausdehnen, der sich in dem an die Schnittfläche angeschlossenen Profil befindet. Man kann deshalb darauf verzichten, auch dort eine Vertiefung vorzuschen, wodurch der Arbeit@@ufwand berabgesetzt wird.
Bei üblichen Rahmen liegt der Boden der Verliefung ca. 2 bis 4 @@ tiefer als die übrige Schnittfläche (Anspruch 6).
Dieser Tiefenbereich kann jedoch sowohl unterschritten werden (bei kleinen Ralmen), als auch überschritten werden (bei schr großen Rahmen). Auch hängt die Tiefe vom Unterschied der wärmed@hnungskoeffizienten ab. Zu berücksichtigen ist, auch, daß ein Profil, das aus einem Metallstab und einer mit diesem verbundenen Kunststoffumhüllung bestcht, insgesamt einen Wä dehnungskoeff izienten hat, der zwischen den Wärmedehnungskoeffienten der beiden Stoffe liegt.
Vorzugsweise wird man die Breite der Randzone etwa gemäß Anspruch 7 wählen. Bei den meist vorkommenden Gehrungsschnitten von 450 erloält man dann gerade die Breite der Randzone, die mötig ist, um dem Metallstab, der sich an dem Profil ohne vertiefte Schnittfläche befindet, die nötige Bewegungsfreiheit zu geben.
Das Anfertigen der Vertiefung erfordert naturgemäß einen besonderen Arbeitsgang. Ein zusätzlicher Zeitaufwand kann jedoch vermieden werden, wenn gemäß der Variante des Verfahrens nach Anspruch 3 ohnehin zu bohrende Löcher gleichzeitig mit der Vertiefung hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiterhin erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Rahmens Fig. 2 einen Schnitt durch eine Rahmenecke im Bereich des strichpunktierten Kreises II in Fig. 1, wobei die Schnittebene parallel zur Rahmenebene erläuft, nämlich e0tsprechend der Linie II - II in Fig. 3 und Fig. 3 eine Ansicht auf eine Endfläche eines Rahme-nprofiles entsprechend den Linien III-III in den Fig. 1 und 2, wobei die Ansicht bezüglich Fig.2 ergön ist.
Der Paiiooen nach Fig. 1 besteht aus vier Profilen 1 bis 4. Es handelt sich um einen quadratischen Rahmen, so daß alle Rahmenprofile gleich ausgebildet sind. Der insgesamt mit R bezeichnete Rahmen ist ein Fensterrahmen. Der Profilquerschnitt ist aus Fig. 3 zu erkennen. Allerdings zeigt Fig. 3 den Querschnitt verzerrt, da ja die Blickrichtung nicht in Längsrichtung des Profiles verläuft, sondern unter einem Winkel von 450 zu dieser Längsrichtung. Bedingt durch diese Blickrichtung sind die Abmessungen derjenigen Strecken, die in Fig. 3 parallel zu Längsseite des Blattes verlaufen, verlängert, während die parallel zur kurzen Seite des Blattes verlaufenden Strecken in natürlicher Länge erscheinen.
I)as Profil enthält einen Metallstab 5, vorzugsweise ein stranggepreßtes Aluminiumprofil. Dieses Profil besteht im wesentlichen aus einem Rohr mit rechteckigem Querschnitt, an dem sich ein Ansatz 5a befindet. Das Profil ist insgesamt von einer Kunsttoffmasse 6 umhüllt. Diese Kunststoffmasse bildet die Außenkontur 7 des Profiles mit allen Vorsprüngen und Nuten, die ein Fensterrahmenprofil aufweisen soll. Der Vorsprung 5a dient zur Versteifung des Schenkels 8 des Profiles. Die Profilform ist an sich nicht neu. Die Anwendung der Erfindung ist auch nicht auf eine bestimmte Profilform beschränkt.
An jeder Ecke des Rahmens R befindet sich eine Eckverbindung.
An dieser Eckverbindung stoßen benachbarte Profile auf Gelaruny aneinander. Fig. 2 zeigt eine Eckverbindung im Schnitt. Die Endfläche des Profiles 1 ist mit 1a und die Endfläche des Profiles 2 mit 2a bezeichnet. Diese Schnittflächen verlaufen unter einem Winkel von 45° zur Längsrichtung der Profile 1 und 2. In die Hohlräume 5c der hohlen Metallstäbe 5 greifen die beiden Schenkel 9a und 9b eines Eckwinkels 9 ein. Diese Schenkel passen in die Hohlräume. Längsverschiebungen der Metallstäbe relativ zum Eckwinkel 9 werden dadurch verhindert, daß in Löcher 9c und 9d Fixierungsbolzen eingreifen, die durch Löcher 10 in den Profilen von außen her eingeführt werden.
Erfifldungs-gema befindet sich im Profil 1 eine Vertiefung 11, deren Form aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Vertiefung 11 hat einen Boden 11a, der parallel zu der Schnittfläche (Endfläche 4a5 liegt. Der Boden wird teils durch die Endfläche des Metallstabes 5 und teils durch eine Randzone um dieses Profil gebildet. Der Boden 11a geht über eine senkrechte Wand lib in die Schnittfläche 1a über. Die Wand 11b steht rechtwinklig zum Boden 11a und der Schnittfläche 1a. Ihre Form ergibt sich aus der Verwendung eines Fingerfräsers,der entsprechend der Querschnittsform des Metallstabes 5 gesteuert wird. Die Breite b der Randzone ist etwa gleich der Tiefe t der Vertiefung 11.
Bei der Hersteiluny der Vertiefung 11 durch Fräsen kann gleichzeitig mit dem Fräsvorgang das Loch 9d gebohrt werden, sowie weitere Löcher, z.B. solche für die Anbringung von Beschiägen. Dadurch vermeidet man einen zasatzlo en 7eit- aufwand für die Herstellung der Vertiefung.
Am fertigen Rahmen sind die Schnittfächen 1a und 2a und senlostversl.indlich auch die Schnittflächen an den anderen F};(n des R@hmens durch Klebung miteinander verb-unden. lienn nun austjeherd von <lem gezeichneten Zustand (Fig. 2) eine Abkühlung des Rahmens stattfindet, z.B. an kalten Wintertagen, erfährt der Kunststoff 6 eine größere Temperaturschrumpfung als das Metall der Stäbe 5. Dank der Vertiefungen 11, die an jeder Ecke des Rahmens vorgesehen sind, kann sich der Rahmen insgesamt entsprechend der Temperatur schrumpfung etwas verkleinern, ohne dadurch durch den inneren Metallrahmen , bestehend aus den Stäben 5 und den Eckwinkeln 9, gehindert zu werden. Bei einer solchen temperaturbedingten Verkleinerung des Rahmens werden die Metallstäbe an den Enden der Profile ein wenig aus dem Kunststoff heraustreten. Dies ist sowohl für den Metallstab im Profil 1 als auch für den Metallstab im Profil möglich. Der Metallstab im Profil 2 nämlich kann dank der Randzone am Boden 11a ebenfalls in die Vertiefung 11 eindringen.
Die Vertiefung 11 unterscheidet sich von der Vertiefung nach der eingangs bereits erwähnten DE-GmS 74 19 713 auch dadurch, daß die Wand 11d der Vertiefung 11 rechtwinklig zur Schnittfläche 1a liegt, während gemäß der genannten Gebrauchsmusterschrift die Wände der Vertiefung parallel zur Profil-Längsrichtung orientiert sind.

Claims

Verfahren zur Herstellunq eines Rahmens und nach dem Verfahren herqestellter Rahmen Ansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen eines Rahmens, insbesondere ür ein Fenster oder eine Tür, aus Profilen, die eine innere Versteifung aus einem hohlen Metallstab, insbesondere einem hohlen Aluminiumstab, und eine den Metallstab umgebende Umhüllung aus Kunststoff, insbesondere aus aufgeschäumtem Kunststoff mit dichter Außenzone, aufweisen, wobei zunächst Profilstücke durch Gehrungsschnitte von vorzugsweise 450 abgelängt werden und diese Profilstücke durch Eckwinkel miteinander verbunden werden, die in die Hohlräume der Metallstäbe von aneinander anzuschließenden Profilen eingesteckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ablängen der Profilstücke an mindestens einer von zwei aneinander anliegenden Schnittflächen die isMetallstäbe unter im übrigen weitgehender Erhaltung der Schnittfläche durch Herstellen einer Vertiefung gekürzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung durch Fräsen hergestellt wird, wobei der Fräser vorzugsweise parallel zur Schnittfläche geführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung gleichzeitig mit dem Bohren von Löchern für die Eckbefestigung und/oder für die Anbringung von Beschlägen hergestellt wird.
4. Rahmen, der nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden A-nsprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer (la) der Schnittflächen (la, 2a),die an einem Gehrungsstoß aneinanderliegen, die Stirnfläche des Metallstabes (5) gegenüber der Schnittfläche (la) zurückgesetzt ist.
5. Rahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer Randzone um die zurückgesetzte Stirnfläche des Metallstabes (5) die Vertiefung (11) auch in den Kunststoff (6) erstreckt und daß vorzugsweise nur eine (la) der aneinanderliegenden Schnittflächen (la, 2a) eine Vertiefung (11) aufweist.
6. Rahmen nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (via) der Vertiefung (11) ca. 2 bis 4 mm tiefer liegt als die übrige Schnittfläche (1a).
7 Rahmen nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die BreIte Ab3 der Randzone im Kunststoff (6) etwa gleich groß ist wie der Niveauunterschied (t) zwischen dem Boden (liga) der Vertiefung (11) und der Schnittfläche (1a), insbesondere bei Gehrungsschnitten von 450.
8. Rahmen nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (leib) der Vertiefung (11) über ihren gesamten Umfang den gleichen Winkel mit der SchnlttElacne (11a) einsclieJ3t1 z*Bw einen Winkel von 900.