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Die
vorliegende Erfindung betrtfft eine Verbindungsvorrichtung zum starren
Verbinden eines ersten Profils mit einem weiteren Profil, wobei
die Verbindung über
Hinterschneidungen der Profile erfolgt.
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Verbindungsvorrichtungen
zum starren Verbinden von Profilen sind in verschiedenen Ausgestaltungen
seit langem bekannt. Unter Profilen werden allgemein stangenförmige Erzeugnisse
verstanden, die eine definierte Querschnittsgeometrie aufweisen. Die
Querschnittsgeometrie ändert
sich i.A, dabei über
der gesamten Länge
des Erzeugnisses nicht oder nicht wesentlich. Im folgenden werden
unter dem Begriff Profil eingeschränkt nur solche verstanden,
die über
obige Definition hinaus zumindest eine sich über die gesamte Länge des
Profils erstreckende Ausnehmung aufweisen, die über einen sich ebenfalls über die
gesamte Länge
des Profils erstreckenden Schlitz von außen zugänglich ist. Eine derart ausgestaltete
Ausnehmung wird als Hinterschneidung bezeichnet. Die Breite des
Schlitzes ist dabei geringer als die Ausdehnung der Ausnehmung quer zur
Längsrichtung
des Profils. Ein Hohlprofil weist als weitere Besonderheit eine,
mit Bezug auf den Querschnitt des Hohlprofils nach außen abgeschlossene, sich
in Längsrichtung
des Profils erstreckende Ausnehmung bzw. Bohrung auf. Diese wird
im Folgenden als Hohlbohrung bezeichnet. Der Querschnitt der Hohlbohrung
kann beliebig geformt sein; er muss nicht notwendigerweise rund
ausgeführt
sein. Falls das Hohlprofil im Querschnitt symmetrisch ausgebildet
ist, verläuft
die Hohlbohrung in der Regel zentral zur Symmetrieachse. Profile
können
im Querschnitt beliebig ausgebildet sein. Die häufigsten Formen sind rund,
dreieckig, viereckig oder sie besitzen die Form eines regelmäßigen Vielecks.
Ein Hohlprofil mit einem viereckigen Querschnitt besitzt in der
Regel vier sich längs
erstreckende Hinterschneidungen. Bei einfachen Profilen ist oft
nur eine sich längs
erstreckende Hinterschneidung vorhanden. In der Regel sind derartige
Hohlprofile und Profile als Aluminium-Strangpressprofile ausgebildet.
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Wie
bereits oben erwähnt,
sind verschiedene Verbindungsvorrichtungen zum Verbinden von Profilen
bekannt. Beispielsweise offenbaren die Schweizer Patentschrift
CH 514089 und die österreichische Patentschrift
OE 323650 Verbindungsvorrichtungen zum
Verbinden eines Hohlprofils mit einem weiteren Profil, wobei das
weitere Profil auch als Hohlprofil ausgestaltet sein kann. Die beschriebenen
Verbindungsvorrichtungen weisen einen Verbindungskopf auf, der in
eine Hinterschneidung eines Profils bzw. Hohlprofils eingreift sowie
einen Schaft, der in der Hohlbohrung des Hohlprofils verspannt wird.
Der Schaft der beschriebenen Verbindungseinrichtungen wird in einem,
in die Hohlbohrung eingebrachten Einsatzstück gelagert, das ein Innengewinde
zur Aufnahme einer Spannschraube aufweist. Der Schaft der Verbindungseinrichtungen
weist eine konische Ausnehmung auf, in die das kegelförmig ausgebildete
Ende der Spannschraube eingreift. Die Grundfläche des kegelförmigen Endes
der Spannschraube ist dabei im Allgemeinen kleiner als der Durchmesser der
konischen Ausnehmung im Schaft der Verbindungseinrichtung. Durch
Anziehen der Spannschraube wird die Kegelspitze der Spannschraube
gegen eine schräge
Fläche
der konischen Ausnehmung des Schafts gedrückt, sodass der Schaft weg
von der Stirnfläche
des Hohlprofils in das Innere desselben gezogen wird. Hierdurch
wird die Verbindungsvorrichtung verspannt.
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Nachteilig
an diesen bekannten Verbindungsvorrichtungen ist, dass die Verbindung über zumindest
eine Hohlbohrung eines Hohlprofils erfolgen muss. Nicht immer ist
die Hohlbohrung eines Hohlprofils jedoch in der erforderlichen Weise
zugänglich. Dieser
Fall tritt insbesondere dann auf, wenn ein weiteres Profil an einen
bereits vormontierten Profilrahmen nachträglich angebracht werden muss.
Auch ist eine Verbindung zweier Profile, von denen keines als Hohlprofil
ausgebildet ist mit diesen bekannten Verbindungsvorrichtungen nicht
möglich.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung
zum starren Verbinden eines ersten Profils mit einem weiteren Profil anzugeben,
die auf flexible und trotzdem einfache Weise ein Verbinden der Profile
ermöglicht
selbst wenn die Hohlbohrungen der Profile nicht zugänglich oder
nicht vorhanden sind.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden
eines ersten Profils mit einem weiteren Profil gemäß dem beigefügten Anspruch
1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
umfasst ein ankerförmiges
Verbindungselement, ein Spannlager und ein Spannelement. Unter ankerförmig wird
in diesem Zusammenhang eine Struktur mit einem schaftförmigen und
einem quer zu diesem ausladenden Teil verstanden. Das querausladende
Teil kann beispielsweise tellerförmig
wie bei einem Pilzanker aber auch stockförmig oder ähnlich ausgeführt sein.
Das ankerförmige
Verbindungselement weist ein Schaftteil auf, das in einer Hinterschneidung
des ersten Profils angeordnet werden kann. Weiterhin weist es ein
Kopfteil auf, das in eine Hinterschneidung des weiteren Profils
eingreifen kann. Das Spannlager ist so ausgebildet, dass es in eine,
die Hinterschneidung des ersten Profils durchsetzende Bohrung eingesetzt
werden kann, wobei der Schaftteil des ankerförmigen Verbindungselements
in einer ersten Öffnung
des Spannlagers aufgenommen werden kann. Das in einer zweiten Öffnung des
Spannlagers angeordnete Spannelement ist geeignet, das ankerförmige Verbindungselement
in der Hinterschneidung des ersten Profils in dessen Längsrichtung
zu verspannen.
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Durch
die Anordnung von Schaftteil, Spannlager und Spannelement in einer
Hinterschneidung des Profils können
auf einfache und flexible Weise Profile, deren Hohlbohrung in einer
speziellen Verbindungssituation nicht zugänglich ist oder die keine Hohlbohrung
aufweisen, problemlos starr miteinander verbunden werden.
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Das
Spannelement kann zweckmäßigerweise
schraubenförmig
ausgestaltet sein. Damit kann das Verspannen des ankerförmigen Verbindungselements
in besonders einfacher Weise durch Drehen des Spannelements vorgenommen
werden.
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Weiterhin
kann das Schaftteil des ankerförmigen
Verbindungselements vorteilhaft eine kegelförmige Aussparung aufweisen,
in die ein sich verjüngend
ausgebildetes Ende des Spannelements so eingreift, dass es gegen
eine Schräge
bzw. schräge Fläche der
kegelförmigen
Aussparung des ankerförmigen
Verbindungselements drückt
und dieses dabei in Längsrichtung
des ersten Profils verspannt. Hierdurch wird mit geringem Aufwand
eine hohe Festigkeit der Verbindung erzielt.
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Vorzugsweise
ist die Ausdehnung des Kopfteils des ankerförmigen Verbindungselements
senkrecht zur Längsrichtung
des Schaftteils in einer ersten Richtung kleiner oder gleich, in
einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung größer als die
Breite des Schlitzes der Hinterschneidung im weiteren Profils ausgeführt. Dies
gestattet es das Kopfteil direkt durch den Schlitz in die Hinterschneidung einzuführen, worin
es durch Drehen in diese eingreifen kann. Insbesondere muss das
Kopfteil damit nicht über
eine Stirnfläche
des Profils in dessen Hinterschneidung eingeführt werden. Dies ist vor allem dann
von Vorteil, wenn nachträglich
ein Profil an einem bereits bestehenden Profilrahmen angebunden werden
soll, da in diesem Fall üblicherweise
die Stirnflächen
der einzelnen Profilteile nicht frei zugänglich sind.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert, wobei
auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen
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1 das Spannlager und das
ankerförmige Verbindungselement
einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
in einer Draufsicht (a) und einer Schnittdarstellung (b) zeigt,
und
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2 die Verbindung eines ersten
Profils mit einem weiteren Profil mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung
gemäß der 1 in einer Seitenansicht
(a) und einer partiellen Schnittdarstellung (b) zeigt.
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Ein
ankerförmiges
Verbindungselement 2 und ein Spannlager 3 entsprechend
einer besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind in der 1a in
Draufsicht und in der 1b in einer
Schnittdarstellung gezeigt. Wie bereits erwähnt, wird unter ankerförmig eine
Struktur mit einem schaftförmigen
und einem quer zu diesem ausladenden Teil verstanden, wobei das
querausladende Teil beispielsweise tellerförmig wie bei einem Pilzanker oder
aber auch stockförmig
oder in ähnlicher
Weise ausgeführt
sein kann. Das ankerförmige
Verbindungselement 2 besitzt einen Schaft 4 und
einen Kopf 5. Das Spannlager 3 weist eine erste Öffnung 7 auf,
deren Querschnitt geeignet ist, das Schaftteil 4 des ankerförmigen Verbindungselements 2 aufzunehmen.
Eine zweite Öffnung 8 im
Spannlager 3 ist senkrecht zur ersten Öffnung 7 angeordnet
und dient als Führung
für das
in der 2 dargestellte
Spannelement 9.
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Eine,
mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
hergestellte starre Verbindung zwischen einem ersten Profil 10 und
einem weiteren Profil 11 ist in der 2 dargestellt. Die Verbindungsvorrichtung
besteht aus drei Elementen: dem ankerförmigen Verbindungselement 2,
dem Spannlager 3 und dem Spannelement 9. Das Spannlager 3 ist
in eine Bohrung eingesetzt, die senkrecht zur Oberfläche des
ersten Profils 10 die Hinterschneidung 12 dieses
Profils durchsetzt. Das Kopfteil 5 des ankerförmigen Verbindungselements 2 greift
in eine Hinterschneidung 14 des weiteren Profils 11.
Ein Teil des Schafts 4 des Verbindungselements 2 ist
dabei zumindest teilweise in der Öffnung 7 des Spannlagers 3 angeordnet.
Die kegelförmige
Aussparung 6 des Schafts 4 öffnet sich hierbei zur Öffnung 8 des Spannlagers 3.
Das in der Öffnung 8 angeordnete Spannelement 9 besitzt
ein sich verjüngendes
Ende, das in die kegelförmige
Aussparung 6 des ankerförmigen
Verbindungselements 2 eingreift. Die Verjüngung kann
beispielsweise als kegelförmige
oder abgerundete Spitze ausgeführt
sein. Der Abstand d des Zentrums der kegelförmigen Aussparung 6 von
der Stirnfläche 18 des
ersten Profils 10 ist kleiner gewählt als der Abstand D der Spitze
des Spannelements 9 von dieser Fläche. Dadurch wird beim Verspannen der
Verbindungsvorrichtung dieses schräge Ende des Spannelements 9 gegen
eine Schräge
der kegelförmigen
Aussparung 6 gedrückt, wodurch
das ankerförmige
Verbindungselement 2 weiter in die Öffnung 7 des Spannlagers 3 gezogen
wird. Hierdurch verkürzt
sich der Abstand zwischen dem Spannlager 3 und dem Kopf
bzw. Kopfteil 5 des Verbindungselements 2. In
der Folge wird einerseits der Kopf 5 gegen die Innenseite
der Stege 17 und weiterhin das erste Profil 10 mit
seiner Stirnfläche 18 fest
gegen die ihr zugewandte Außenseite
des weiteren Profils gepresst.
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Die
Anwendung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
ist nicht auf das in der 2 dargestellte
Verbinden von Hohlprofilen beschränkt. Vielmehr eignet sie sich
insbesondere für
ein Verbinden von nicht mit einer Hohlbohrung ausgestatteten Profilen
wie auch ein Verbinden eines solchen Profils mit einem Hohlprofil.
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Die
Form des Kopfs 5 kann unterschiedlich ausgebildet sein.
Wird das ankerförmige
Verbindungselement als Drehteil gefertigt, so wird das Kopfteil 5 bevorzugt
rund, d.h. tellerförmig
ausgeführt.
Um zu erreichen, dass die kegelförmige
Vertiefung 6 nur bestimmte Ausrichtungen zum Profil einnehmen kann,
wird die, dem Schaftteil 4 zugewandte Grundfläche des
Kopfteils vorzugsweise mit mehreren Kanten ähnlich einem Vieleck, insbesondere
rechteckförmig
ausgestaltet.
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In
einer besonderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 2 ist
die Breite dessen Kopfs 5 schmaler ausgeführt als
dessen Länge.
Länge und
Breite des Kopfes 5 sind jeweils als Ausdehnung des Kopfteils 5 senkrecht
zur Zentralachse des Schafts 4 definiert. Die Dicke des Kopfteils 5 als
dessen Ausdehnung entlang der Zentralachse. Breite und Länge des
Kopfs 5 stehen jeweils senkrecht zueinander. Die Breite
des Kopfteils 5 ist kleiner oder gleich der Breite eines
Schlitzes 15 eines weiteren Profils 11. Damit
kann der Kopfteil 5 eines erfindungsgemäßen ankerförmigen Verbindungselements 2 jederzeit
durch einen Schlitz 15 hindurch in die entsprechende Hinterschneidung 14 eines
weiteren Profils 11 eingeführt werden. Die Länge des
Kopfs 5 überschreitet
die Breite eines Schlitzes 15, ist jedoch kürzer als
die Breite einer hinter dem Schlitz befindlichen Hinterschneidung 14.
Durch einfaches Drehen des ankerförmigen Verbindungselements
kann daher der Kopf 5 in die Hinterschneidung 14 eingreifen
und durch weiteres Drehen aus dieser wieder durch den Schlitz 15 hindurch
herausgezogen werden.
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Vorzugsweise
befindet sich am Übergang vom
Schaft 4 zum Kopf 5 des ankerförmigen Verbindungselements 2 ein
Schaftfuß 4a,
der wie der Schaft 4 selbst bevorzugt rotationssymmetrisch
zur Zentralachse des Schafts ausgebildet ist. Der Durchmesser des
Schaftfußes 4a ist
dabei an die Breite des Schlitzes 15 angepasst, sodass
das ankerförmige Verbindungselement 2 nicht
quer zur Längsrichtung des
Profils 11 versetzt werden kann.
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Die
Form des Kopfteils 5 ist zweckmäßigerweise an das Querschnittsprofil
der Hinterschneidung angepasst. Bei dem in der 2 dargestellten, annähernd trapezförmig gestalteten
Querschnitt der Hinterschneidung 14 kann daher auch der
Querschnitt des Kopfs 5 annähernd trapezförmig ausgestaltet
sein. Die Dicke des Kopfs 5 ist stets kleiner gehalten
als die Tiefe der Hinterschneidung 14 um das Verbindungselement 2 leicht
und ohne zu verkanten in der Hinterschneidung 14 führen zu
können.
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Zum
Erleichtern des Einführens
eines Schafts 4 in ein Spannlager 3 ist das freie
Ende des Schafts 4 bevorzugt verjüngt ausgeführt.
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Das
Spannlager 3 wird bevorzugt in eine Bohrung eingesetzt,
die senkrecht zur Oberfläche
eines ersten Profils verläuft.
Der runden Geometrie der Bohrung angepasst, ist das Spannlager 3 im
Wesentlichen zylindrisch geformt. Für eine gute mechanische Verankerung
im Bodenmaterial einer Hinterschneidung 14 kann die Grundfläche des
zylinderförmigen
Spannlagers 3 als abgeflachte Spitze mit Fase ausgeführt sein.
Zur Aufnahme des Schaftteils 4 eines ankerförmigen Verbindungselements 2 weist
das Spannlager 3 eine erste Bohrung senkrecht zur Zentralachse
der Zylinderstruktur auf. Der Abstand von der Grundfläche des
Spannlagers ist dabei so gewählt,
dass diese erste Bohrung innerhalb einer Hinterschneidung 12 eines
zu verbindenden ersten Profils zu liegen kommt.
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Gegenüber der
Grundfläche
erstreckt sich eine zweite Bohrung in etwa zentrisch zur Zentralachse
zwischen der Oberfläche
der Spannlagers 3 und der ersten Bohrung 7. Bei
Verwendung von schraubenförmigen
Spannelementen 9 ist die zweite Bohrung 8 mit
einem Innengewinde ausgestattet. In diesem Fall ist das Spannelement 9 als
Schraube mit einem verjüngt
ausgebildeten Ende ausgeführt.
Damit kein Element der Verbindungsvorrichtung über die Oberfläche des
ersten Profils 10 hinausragt, ist das Spannelement 9 bevorzugt
als Madenschraube ausgeführt.
Alternativ hierzu, kann das Spannelement beispielsweise auch als
Stift, der in eine Bohrung 8 ohne Gewinde eingepresst wird,
ausgeführt sein.