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Technisches
Sachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden
eines Stangenelements mit einer Stange an einem beliebigen Verbindungspunkt über die
Länge der
Stange und in einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf die Stange
beim Montieren einer Rahmenstruktur, die aus Stangenelementen und
Stangen zusammengesetzt ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Beim
Montieren von verschiedenen Typen von Rahmenstrukturen, hergestellt
aus Stangen, wie beispielsweise ein Gerüst oder Rahmen eines vollständig unterschiedlichen
Typs, zum Beispiel für
Möbel,
werden heutzutage Verbindungsteile mit einem größeren oder geringeren Grad
einer Komplexität verwendet,
oder die Stangen, die gewöhnlich
Stahlstangen sind, werden miteinander unter Verwendung von herkömmlichen
Schweißverfahren
verschweißt, die
eine starke Wärmeeinwirkung
auf das Material in den Stangen mit sich bringen und wodurch die
Festigkeit der letzteren verringert wird. Diese herkömmlichen
Schweißverfahren
sind weiterhin relativ kompliziert, da sie einen Zugang zu einer
speziellen Schweißausrüstung erfordern.
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Die
DE-3823941 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von zwei Stangen
mittels eines Verbindungsteils, wobei Kugeln des Verbindungsteils
in Nuten einer der Stangen eingesetzt werden. Die Seitenwände der
Nuten, nahe des Verbindungsteils, sind deformiert.
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Offenbarung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren
zum Verbinden von Stangenelementen und Stangen miteinander zum Befestigen
einer Rahmenstruktur zu schaffen, wobei das Verfahren einfach auszuführen ist
und einen großen Freiheitsgrad
bei der Auswahl, ebenso wie bei der relativen Positionierung der
Stangenelemente und der Stangen, die betroffen sind, bietet, und
wobei das Verfahren keinen nach teiligen Effekt auf die Festigkeit
der Stangenelemente und der Stangen hat oder irgendeine gesonderte
Schweißausrüstung erfordert.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch ein Verfahren des Typs gelöst, der
in der Einleitung angegeben ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass
ein Verbindungsteil und ein röhrenförmiger Teil mit
im Wesentlichen rechteckigen, inneren Querschnitt als das Stangenelement
verwendet werden,
- dass ein Aluminiumprofil, das bei seiner Herstellung mit zwei
Längs-Arretiernuten
versehen wird, als die Stange verwendet wird,
- dass ein Aluminium-Profilelement, das zwei einander gegenüberliegende
Schenkel mit Längs-Arretierwulsten
hat, die eine Querschnittsform haben, die der Querschnittsform der
Arretiernut entspricht, und die sich zum Einpressen in die Arretiernuten
eignen, um eine Kaltpressschweiss-Verbindung zu erzeugen, entlang
zweier paralleler Schnittebenen geschnitten wird, die den Winkel
zur Längsrichtung
des Aluminium-Profilelementes bilden, wobei der Abstand zwischen
ihnen kleiner ist als eine innere Querschnittsabmessung des röhrenförmigen Teils
im rechten Winkel zu zwei einander gegenüberliegenden Röhrenwänden, oder
dieser entspricht, um das Verbindungsteil zu bilden,
- dass das Verbindungsteil so an dem Aluminiumprofil an dem Verbindungspunkt
angeordnet ist, dass sich die Arretierwulste an seinen zwei Schenkeln
direkt vor den Arretiernuten des Aluminiumprofils befinden,
- dass die Schenkel des Verbindungsteils so verformt werden, dass
ihre Arretierwulste in die entsprechenden Arretiernuten gepresst
werden und so eine Kaltpressschweiß-Verbindung darin bilden, wobei der Außenabstand
zwischen den Schenkeln des Verbindungsteils im verformten Zustand
kleiner ist als die innere Querschnittsabmessung des röhrenförmigen Teils
im rechten Winkel zu zwei einander gegenüberliegenden Röhrenwänden oder
dieser entspricht, und
- dass das röhrenförmige Teil über das
Verbindungsteil geschoben wird.
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Ein
bevorzugtes Verfahren besitzt die Merkmale, dass das Aluminiumprofil
mit äußeren Arretiernuten
versehen ist, die in einander entgegengesetzte Richtungen offen
sind, dass die Arretierwulste des Aluminium-Profilelementes aufeinander
zu gerichtet sind und dass die Schenkel des Verbindungsteils verformt
werden, indem sie aufeinander zugedrückt werden, wobei der Außenabstand
zwischen den Schenkeln des Verbindungsteils in dem zusammengedrückten Zustand
im Wesentlichen der gleiche ist wie die andere innere Querschnittsabmessung
des röhrenförmigen Teils.
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Bevor
das röhrenförmige Teil
auf das Verbindungsteil geschoben wird, ist es vorteilhaft, es an
einem seiner Enden entlang einer Querschnittsebene zu schneiden,
die den Winkel zu der Längsrichtung des
röhrenförmigen Teils
bildet, und dass seine Abschlussfläche, die durch diese Querschnittsebene gebildet
wird, mit dem Aluminiumprofil in Kontakt gebracht wird, wenn das
röhrenförmige Teil
auf das Verbindungsteil geschoben wird.
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Der
Abstand zwischen den zwei Querschnittsebenen, entlang derer das
Aluminium-Profilelement
geschnitten wird, entspricht im Wesentlichen der inneren Querschnittsabmessung
des röhrenförmigen Teils.
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Das
röhrenförmige Teil
ist geeignet ein Aluminiumprofil.
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Ein
röhrenförmiges Teil,
das sich über
die ganze Länge
des Stangenelements erstreckt, und ein Verbindungsteil, das sich
lediglich über
einen kleinen Teil dieser Länge
erstreckt, können
als das Stangenelement verwendet werden.
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Alternativ
können
ein Verbindungsteil, das sich über
die gesamte Länge
des Stangenelementes erstreckt, und ein röhrenförmiges Teil, das sich über lediglich
einen geringeren Teil dieser Länge
erstreckt, als das Stangenelement eingesetzt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun in größerem Detail anhand
von Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht und zeigt eine Verbindung zwischen
einem Stangenelement und einer Stange, die gemäß dem Verfahren der Erfindung
hergestellt ist;
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2 stellt
die Verbindung, gezeigt in 1, von oben
dar;
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3 stellt
die Verbindung, gezeigt in 1, von der
Seite dar;
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4 stellt
eine alternative Verbindung von der Seite dar;
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5 zeigt
eine Endansicht und zeigt ein Aluminiumprofil zum Herstellen eines
Verbindungsteils, das zu dem Stangenelement gehört;
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6 stellt
das Aluminiumprofil in der Richtung des Pfeils VI in 5 dar;
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7 zeigt
eine Endansicht und zeigt ein rohrförmiges Teil, das zu dem Stangenelement
gehört;
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8 stellt
das rohrförmige
Teil in der Richtung des Pfeils VIII in 7 dar;
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9 stellt
die Stange in einer alternativen Ausführungsform und das Verbindungsteil
in einer ersten, alternativen Ausführungsform dar;
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10 entspricht
der 9 und zeigt die Stange in der Ausführungsform,
gezeigt in 9, und das Verbindungsteil in
einer zweiten, alternativen Ausführungsform;
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11 zeigt
eine perspektivische Ansicht entsprechend zu 1 und zeigt
eine Verbindung entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung zwischen einem
Stangenelement in einer alternativen Ausführungsform und einer Stange
in der Ausführungsform,
die in 1 dargestellt ist;
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12 zeigt
eine Endansicht und stellt ein Aluminiumprofil zum Herstellen eines
Verbindungsteils dar, das zu dem Stangenelement in 11 gehört; und
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13 stellt
das Aluminiumprofil in 12 in der Richtung des Pfeils
XIII in 12 dar.
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Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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Die 1–3 stellen
einen Bereich eines rohrförmigen
Teils 1 dar, das mit einer Stange 2 verbunden
ist, von der nur ein Teil dargestellt ist, und zwar mittels eines
Verbindungsteils 3. Das rohrförmige Teil 1 und das
Verbindungsteil 3 bilden zusammen ein Stangenelement 1, 3,
wobei die Länge
davon dieselbe wie die Länge
des rohrförmigen
Teils 1 ist. In den 1–3 ist
die Stange 2 in einer vertikalen Position dargestellt,
allerdings kann sie natürlich
irgendeine Position annehmen, und das Stangenelement 1, 3 ist
in einer Position unter rechten Winkeln zu der Stange 2 dargestellt,
das bedeutet, in einer horizontalen Position.
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Das
rohrförmige
Teil besitzt einen rechtwinkligen (hier quadratischen) inneren Querschnitt.
Das rohrförmige
Teil 1 besteht geeignet aus einem Aluminiumprofil, kann
allerdings auch aus einem Material, einem anderen als Aluminium,
zum Beispiel aus Stahl, hergestellt sein.
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Die
Stange 2 besteht aus einem Aluminiumprofil, das hier rohrförmig ist,
und besitzt einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt. Nahe
zu jeder der zwei aneinander angrenzenden Ecken besitzt die Stange 2 eine
Arretiernut 4, die sich entlang des Profils erstreckt.
Die Arretiernuten 4 sind direkt voreinander angeordnet
und sind in entgegengesetzten Richtungen offen.
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Das
Verbindungsteil 3 ist aus einem im Querschitt im Wesentlichen
U-förmigen
Aluminium-Profilelement 5 (siehe 5 und 6)
hergestellt. Nahe zu seinem freien Ende besitzt jeder U-Schenkel
des Profilelements 5 einen inneren Arretierwulst 6,
der sich entlang des Profilelements 5 erstreckt. Die Arretierwulste 6 sind
direkt voreinander angeordnet und besitzen eine Querschnittsform
entsprechend zu der Querschnittsform der Arretiernuten 4 und
sind geeignet, um sich in die Arretiernuten hineinzudrücken, um eine
kaltgepresste Schweißverbindung
zu bilden. Für diesen
Zweck ist jeder Arretierwulst 6 mit Längsrippen 7 an seinen
beiden Seiten versehen. Die Rippen 7, die von einem im
Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt
sind, sind nur in den 9 und 10 dargestellt.
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Das
Verbindungsteil 3 ist aus einem Aluminium-Profilelement 5 hergestellt,
wobei dieses entlang von zwei parallelen Querschnittsebenen P1 und
P2 (siehe 6) geschnitten ist, die unter
rechten Winkeln zu der Längsrichtung
des Aluminium-Profilelements 5 liegen.
In der Ausführungsform,
die in den 1–3 dargestellt
ist, ist der Abstand a zwischen den Ebenen P1 und P2 derselbe wie
die vertikale, innere Querschnittsdimension oder die Innenhöhe h des
rohrförmigen
Teils 1. Es gilt allgemein a ≤ h.
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Wie
anhand der 5 gesehen werden kann, divergieren
die U-Schenkel des Aluminium-Profilelements 5 und demzufolge
des Verbindungsteils 3 leicht in der Richtung zu den freien
Enden der Schenkel hin. Die U-Schenkel divergieren in einem solchen
Umfang, dass das Verbindungsteil 3 zu der Stange 2 hin
unter rechten Winkeln zu der letzteren in eine Position hinein,
in der Richtung des Pfeils P in 1, geschoben
werden kann, in der die Arretierwulste 6 direkt vor deren
jeweiligen Arretiernuten 4 angeordnet sind. Wenn das Verbindungsteil 3 in
eine solche Position an einem wahlweisen Verbindungspunkt entlang
der Länge
der Stange 2 bewegt worden ist, werden seine zwei U-Schenkel,
mittels eines geeigneten Werkzeugs, zueinander hin in einer solchen
Weise gedrückt,
dass deren Arretierwulste 6 in die jeweiligen Arretiernuten 4 hineingepresst
werden und demzufolge eine kaltgepresste Schweißverbindung darin bilden. In
der eingepressten Position liegen die U-Schenkel parallel zueinander und der
Außenabstand
b (siehe 2) zwischen den U-Schenkeln ist derselbe
wie die horizontale, innere Querschnittsdimension oder die Innenbreite
w (die dieselbe wie die Innenhöhe
h in der Ausführungsform,
dargestellt in den 1–3, ist)
des rohrförmigen
Teils 1. Es gilt allgemein b ≤ w. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben
ist, ist es vorteilhaft, dass b=w in der Ausführungsform in den 1–3 gilt.
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Das
rohrförmige
Teil 3 ist nahe zu einem seiner Enden entlang einer Querschnittsebene
P3 (siehe 8) geschnitten, die unter rechten
Winkeln zu der Längsrichtung
des Teils 1 liegt. Das rohrförmige Teil 1 wird
dann, mit diesem Ende zuerst, soweit auf das Verbindungsteil 3 geglitten,
dass seine Endfläche,
definiert durch die Querschnittsebene P3, in Kontakt mit der Stange 2 gelangt.
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Das
rohrförmige
Teil 1 kann an seinem gegenüberliegenden Ende in derselben
Art und Weise mit einer zweiten Stange (nicht dargestellt) entsprechend
zu der Stange 2 verbunden werden.
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Die
Verbindung, hergestellt durch kaltgepresste Schweißverbindungen,
zwischen dem Verbindungsteil 3 und der Stange 2,
führt zu
einer sicheren Befestigung des Verbindungsteils 3 in der
Längsrichtung
der Stange 2. Die Arretiernuten 4 und die Arretierwulste 6 führen zu
einer sicheren Befestigung in der Querrichtung der Stange 2.
Eine besonders drehfeste Verbindung wird dadurch erhalten, dass
das rohrförmige
Teil 1 über
das Verbindungsteil 3 geschoben wird, und, als Folge seiner
Innenbreite w, die dieselbe wie die Außenbreite b des Verbindungsteils 3 in dem
komprimierten Zustand ist, stellt dies sicher, dass die Arretierwulste 6 in
den Arretiernuten 4 gehalten werden.
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Die
Ausführungsform,
die in 4 dargestellt ist, unterscheidet sich von der
Ausführungsform,
die in den 1–3 dargestellt
ist, dahingehend, dass das rohrförmige
Teil 1 einen Winkel α unterschiedlich
zu 90° zu
der Stange 2 bildet. In der Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet
sich das Verbindungsteil 3' leicht
von dem Verbindungsteil 3 in der Ausführungsform gemäß der 1–3. Das
Verbindungsteil 3' ist
auch aus einem Aluminium-Profilelement 5 hergestellt, das
entlang von 2 parallelen Querschnittsebenen P4 und P5 (siehe 4) geschnitten
ist, wobei der Abstand dazwischen a beträgt. Allerdings liegen die Querschnittsebenen
P4 und P5 nicht unter rechten Winkeln zu der Längsrichtung des Aluminium-Profilelements 5 sondern
bilden den Winkel α dazu.
In der Ausführungsform
gemäß 4 ist
das rohrförmige
Teil 1 nahe zu einem seiner Enden entlang einer Querschnittsebene
P6 (siehe 8) geschnitten, die den Winkel α zu der Längsrichtung
des Teils 1 bildet. In der Verbindung gemäß 4 stellt
die Endfläche
des rohrförmigen
Teils 1, definiert durch die Querschnittsebene P6, einen
Kontakt zu der Stange 2 her.
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Die
Ausführungsformen,
dargestellt in den 9 und 10, unterscheiden
sich von den Ausführungsformen,
die vorstehend beschrieben sind, dahingehend, dass die Öffnungen
der Verriegelungsnuten 4, gebildet in der Stange 2,
zueinander hin gerichtet sind und nicht voneinander weg gerichtet
sind, und dadurch, dass, entsprechend, die Arretierwulste 6 des
Verbindungsteils 3 voneinander weg und nicht zueinander
hin gerichtet sind. Die U-Schenkel
des Verbindungsteils 3 konvergieren hier in der Richtung zu
deren freien Enden hin, die, in der Ausführungsform gemäß 10,
miteinander mittels einer deformierbaren, V-förmigen Brücke 8 verbunden sind.
Das Verbindungsteil 3 ist in der Art und Weise, die in
den 9 und 10 dargestellt ist, an einem
wahlweisen Verbindungspunkt entlang der Stange 2 positioniert,
woraufhin sie in einer solchen Art und Weise deformiert wird (siehe
die Pfeile in den 9 und 10), dass
die Arretierwulste 6 in die Arretiernuten 4 eingesetzt
werden, und bilden so eine kaltgepresste Schweißverbindung. In der Ausführungsform,
die in 10 dargestellt ist, nimmt die
Brücke 8,
die nach einer Deformation gerade gerichtet ist, eine Antidrehfunktion
vor, erreicht durch das rohrförmige
Teil 1 in den Ausführungsformen
gemäß den 1-4.
In der Ausführungsform
gemäß 9 kann
diese Antidrehfunktion aufgrund eines Abstandsteils (nicht dargestellt)
erzielt werden, das zwischen den voneinander weg bewegten U-Schenkeln
des Verbindungsteils 3 installiert ist.
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11 stellt
einen Teil eines Stangenelements 11, 13 dar, das
aus einem rohrförmigen
Teil 11 und einem Verbindungsteil 13 besteht und
mit einer Stange 12 verbunden ist, von der wiederum nur
ein Teil dargestellt ist. Das Stangenelement 11, 13 unterscheidet
sich von dem Stangenelement 1, 3, dargestellt
in 1, dadurch, dass sich das Verbindungsteil 13 über die
gesamte Länge
des Stangenelements erstreckt, während
das rohrförmige
Teil 11 in der Form einer kurzen Hülse vorliegt. In 11 ist
die Stange 12 in einer vertikalen Position dargestellt,
allerdings kann sie, ähnlich
der Stange 2 in 1, natürlich irgendeine Position annehmen,
und das Stangenelement 11, 13 ist in einer Position
unter rechten Winkel zu der Stange 12 dargestellt, das
bedeutet in einer horizontalen Position.
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Abgesehen
von der Länge
besitzt das rohrförmige
Teil 11 dieselbe Form und dieselben Dimensionen wie das
rohrförmige
Teil 1 und ist aus einem ähnlichen Profilelement wie
dasjenige hergestellt, aus dem das letztere hergestellt ist.
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Die
Stange 12 ist identisch zu der Stange 2, und, ähnlich der
letzteren, besteht sie aus einem Aluminiumprofil, das mit Arretiernuten 14 versehen
ist.
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Das
Verbindungsteil 13 ist aus einem Aluminium-Profilelement 15 hergestellt
(siehe 12 und 13), das
sich von dem Aluminium-Profilelement 5 unterscheidet, aus
dem das Verbindungsteil 3 hergestellt ist. An jeder seiner
zwei Seiten besitzt das Profilelement 15 einen Verbindungsbereich 15a,
der dieselbe Form und dieselben Dimensionen wie das Profilelement 5 besitzt.
Jeder Verbindungsbereich 15a besitzt deshalb zwei Arretierwulste 16,
die direkt voreinander angeordnet sind, mit einer Querschnittsform
entsprechend zu der Querschnittsform der Arretiernuten 14,
und geeignet zum Einpressen in die Arretiernuten, um eine kaltgepresste
Schweißverbindung
zu bilden. Die zwei Verbindungsbereiche 15a sind mittels
zwei Plattenteilen 15b verbunden.
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Das
Verbindungsteil 13 ist aus dem Aluminium-Profilelement 15 hergestellt,
indem letzteres geschnitten wird, und zwar in derselben Art und
Weise wie das Aluminium-Profilelement 15 entlang
von zwei parallelen Querschnittsebenen P1 und P2 (siehe 13),
die unter rechten Winkeln zu der Längsrichtung des Aluminium-Profilelements 15 liegen.
Der Abstand a zwischen den Ebenen P1 und P2 ist hier wiederum derselbe
wie die vertikale, innere Querschnittsdimension oder die Innenhöhe (h) des
rohrförmigen
Teils 11. Die Verbindung, die in 11 dargestellt
ist, ist in derselben Art und Weise wie die Verbindung, die in 1 dargestellt
ist, hergestellt, weshalb der Vorgang nicht erneut beschrieben wird.
Das rohrförmige
Teil 11 wird über
das Verbindungsteil 13 geschoben und in Kontakt mit der
Stange 12 gebracht, woraufhin es in dieser Position mittels,
zum Beispiel, einer Stanzmarkierung fixiert wird. In dem Beispiel,
das dargestellt ist, ist das rohrförmige Teil 11, wie
anhand von 11 gesehen werden kann, im Wesentlichen
von derselben Länge
wie die Schenkel des Verbindungsbereichs 15a.
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In
derselben Art und Weise wie das Stangenelement 1, 3' in 4 kann
das Stangenelement 11, 13 einen Winkel α unterschiedlich
zu 90° zu
der Stange 12 bilden. In einer solchen Ausführungsform
entsprechend zu 4 ist das Verbindungsteil 13' auch durch
das Aluminium-Profilelement 15 hergestellt, das entlang
von zwei parallelen Querschnittsebenen P4 und P5 geschnitten ist,
wobei der Abstand dazwischen a ist, und die den Winkel α zu der Längsrichtung
des Profilelements 15 bilden (siehe 13). Das
rohrförmige
Teil 11 wird dann auch, an einem seiner Enden, entlang
einer Querschnittsebene geschnitten, die den Winkel α zu der Längsrichtung
des Teils 11 bildet (vergleiche Ebene P6 in 8).