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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum starren
verbinden eines ersten Profils mit einem weiteren Profil, die insbesondere
eine vor dem Verbinden erforderliche vorbereitende Bearbeitung eines
Profils entbehrlich macht.
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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 hierbei im allgemeinen über
der gesamten Länge
des Erzeugnisses nicht oder nicht wesentlich. Im folgenden werden unter
dem Begriff Profil einschränkend
nur solche verstanden, die über
obige Definition hinaus zumindest eine sich über die gesamte Länge des
Profils erstreckende Ausnehmung aufweisen, wobei die Ausnehmung über einen
sich ebenfalls über
die gesamte Länge
des Profils erstreckenden Schlitz von der Außenseite des Profils zugänglich ist.
Eine derart ausgestaltete Ausnehmung wird als Hinterschneidung bezeichnet.
Die Breite des Schlitzes ist geringer als die Ausdehnung der Ausnehmung
quer zur Längsrichtung
des Profils. Um als Hohlprofil zu gelten, weist ein entsprechendes
Profil darüber
hinaus 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. Die beschriebenen Profile
und Hohlprofile sind in der Regel als Aluminium-Strangpressprofile ausgebildet.
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Wie
bereits erwähnt,
sind verschiedene Verbindungsvorrichtungen zum Verbinden von Profilen bekannt.
Beispielsweise offenbaren die Schweizer Patentschrift
CH 514098 und die Österreichische Patentschrift
AT 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 ersten Profils bzw. Hohlprofils
eingreifen kann. Weiterhin weist die Verbindungsvorrichtung einen
Schaft auf, der in einer Hohlbohrung des Hohlprofils verspannt werden
kann. Der Schaft der beschriebenen Verbindungseinrichtungen wird
in einem, zuvor in die Hohlbohrung eingebrachten Einsatzstück mit einem
Innengewinde zur Aufnahme einer Spannschraube gelagert. Der Schaft
der Verbindungsvorrichtungen weist eine konische Ausnehmung auf,
die in das kegelförmig
ausgebildete Ende der Spannschraube eingreifen kann. Die Grundfläche des
kegelförmigen
Endes der Spannschraube ist dabei im allgemeinen kleiner als der
Durchmesser der konischen Ausnehmung im Schaft der Verbindungsvorrichtung.
Beim Eindrehen der Spannschraube in das Innengewinde des Einsatzstückes wird
die Kegelspitze des 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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Bei
diesen bekannten Verbindungsvorrichtungen muss zur Aufnahme eines
Einsatzstückes und/oder
einer Spannschraube das Hohlprofil zuerst mit einer Bohrung versehen
werden. Hierzu sind Werkzeuge erforderlich, die im allgemeinen nur
im Werkzeugfachhandel erhältlich
sind. Von Nachteil ist dies insbesondere, wenn vor Ort an einen
bereits bestehenden Profilrahmen ein zusätzliches Profil angebracht
werden soll. Ist kein passendes Bohrwerkzeug vorhanden, muss dieses
meist erst beim Hersteller der Verbindungsvorrichtung oder im Fachhandel
mit erheblichen Aufwand besorgt werden.
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Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung
zum starren Verbinden eines ersten Hohlprofils mit einem weiteren Profil
bereitzustellen, die ein Verbinden der Profile ohne spezielle vorbereitende
Bearbeitung wie z. B. ein Anfertigen einer Aufnahmebohrung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden
eines ersten Hohlprofils mit einem weiteren Profil gemäß den beigefügten Anspruch
1 gelöst.
Die verbindungsgemäße Vorrichtung
umfasst ein ankerförmiges
Verbindungselement das ein, mit einer kegelförmigen Aussparung versehenes
Schaftteil aufweist, welches in einer Hohlbohrung des ersten Hohlprofils
angeordnet werden kann, und das weiterhin ein Kopfteil aufweist, das
in eine Hinterschneidung des weiteren Profils eingreifen kann. Die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
umfasst weiterhin ein Spannlager, das in eine Hinterschneidung des
ersten Hohlprofils eingeführt
werden kann sowie ein Spannelement mit einem sich verjüngenden
Ende an dem zumindest eine Schneide ausgebildet ist. Das Spannelement
ist hierbei so ausgeführt,
dass es in einer Öffnung
des Spannlagers geführt
werden kann und geeignet ist mit der zumindest einen Schneide das
Material des ersten Hohlprofils zwischen dessen Hinterschneidung
und dessen Hohlbohrung zu durchdringen und so in die kegelförmige Aussparung
des Schaftteils einzugreifen, dass es das ankerförmige Verbindungselement in
der Hohlbohrung des ersten Hohlprofils in dessen Längsrichtung
verspannt.
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Durch
die Ausführung
des Spannelements als selbstschneidendes Werkstück muss das zu verbindende
Profil nicht mehr vorbereitend mit einer Bohrung zur Aufnahme des
Spannlagers versehen werden. Die Arbeitsvorbereitung wie auch der
erforderliche Werkzeugaufwand sind hierdurch deutlich reduziert.
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Damit
das Verspannen der Profile mit handelsüblichem Werkzeug durchgeführt werden
kann, ist dass Spannelement vorzugsweise schraubenförmig ausgestaltet.
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Zum
leichten Positionieren und zum Sicherstellen einer festen Verankerung
weist das Spannlager zweckmäßig eine
quaderförmige
Erhebung auf, die in einem Schlitz der Hinterschneidung des ersten Hohlprofils
angeordnet werden kann.
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Vorteilhafterweise
weist das Spannlager ein Fixierungselement zum Fixieren des Spannlagers
in der Hinterschneidung auf. Hierdurch wird das Positionieren des
Spannlagers nach dem Einführen
in die Hinterschneidung erleichtert. Vorteilhafterweise ist dabei
das Fixierungselement ein Gewindestift, der in einer Gewindeöffnung des
Spannlagers geführt
ist und dieses in der Hinterschneidung verspannt. Nach der erfolgten
Verspannung des Spannlagers mittels dem Fixierungselement kann das
Spannelement mit der zumindest einen Schneide dank der ortsfesten Positionierung
problemlos durch das Material des ersten Hohlprofiles zwischen der
Hinterschneidung und dessen Hohlbohrung gedreht werden, um in die kegelförmige Aussparung
des Schaftteils einzugreifen und dieses zu verspannen.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, am Spannlager oder als zusätzliches Element zum Spannlager
einen Abstandshalter oder Maßstab
vorzusehen, der die richtige Entfernung und Position des Spannlagers vom
Ende des ersten Hohlprofiles dergestalt angibt, dass beim Eindrehen
des Spannelementes gewährleistet
ist, dass es in die kegelförmige
Aussparung des Schaftteils an der richtigen Stelle eingreift und das
Schaftteil verspannt.
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In
der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispieles
und mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert,
worin:
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1 einen Querschnitt durch
zwei mit einem ersten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
verbundene Hohlprofile,
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2 die mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
der 1 verbundenen Hohlprofile
in einer Draufsicht,
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3 die mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
der 1 verbundenen Hohlprofil
in einer Seitenansicht zeigen, und
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4 einen Querschnitt durch
zwei mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
verbundene Hohlprofile.
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Eine
Verbindung zweier Hohlprofile mit einem ersten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
ist in verschiedenen Ansichten in den 1 bis 3 dargestellt. In der Schnittdarstellung
der 1 sind die drei
Komponenten der Verbindungsvorrichtung, das ankerförmige Verbindungselement 3,
das Spannlager 7 und das Spannelement 8 im fertig
montierten Zustand zu sehen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
ist nicht auf das Verbinden von Hohlprofilen wie in der 1 gezeigt beschränkt. Vielmehr
kann ein Hohlprofil 1 auch mit einem weiteren Profil 2 verbunden
werden, welches keine Hohlbohrung 15 aufweist. Das Hohlprofil 1 kann
so ausgestaltet sein wie es in der 1 dargestellt
ist, nämlich mit
quadratisch geformtem Querschnitt und einer zentralen, sich in Längsrichtung
des Profils erstreckenden Hohlbohrung 10. Entlang der vier
Längsseiten
des Hohlprofils 1 erstrecken sich vier Hinterschneidungen 12,
wobei jede Hinterschneidung 12 an einer der vier Längsseiten
liegt und einen nach außen
weisenden, sich ebenfalls in Längsrichtung
des Profils erstreckenden Schlitz 14 aufweist. Der, die Hinterschneidung 12 nach
außen
frei legende Schlitz 14 hat eine geringere Breite als die
Hinterschneidung, so dass das Befestigen von Verbindungsvorrichtungen
zum Verbinden weiterer Profile und/oder anderer Elemente möglicht ist.
Die Querschnittsform der Hinterschneidung 12 ist im vorliegenden
Beispiel etwa trapezförmig,
kann jedoch jede andere beliebige Form annehmen.
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Ein
Verbinden des ersten Hohlprofils 1 mit einem weiteren Profil 2 erfolgt über eine
Hinterschneidung des weiteren Profils 2. Das weitere Profil
kann ein Hohlprofil aber auch ein beliebig anders gestaltetes Profil
mit einer Hinterschneidung 11 sein.
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Das
ankerförmige
Verbindungselement 3 einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung weist
ein Kopfteil 5 und ein Schaftteil 4 auf. Wie in
der detaillierten Schnittdarstellung der 1 dargestellt ist, wird das Kopfteil 5 beim
Verbinden der Profile in eine Hinterschneidung 11 eines
weiteren Profils 2 eingeführt, während sich der Schaftteil 4 in
die Hohlbohrung 10 des ersten Hohlprofils 1 erstreckt.
Der Schaft 4 des Verbindungselementes 3 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist zylindrisch und hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser der
zylindrischen Hohlbohrung 10 des ersten Hohlprofils 1 passgenau
entspricht, damit das Verbindungselement 3 bei der Montage
nicht verrutscht. Das Schaftteil bzw. der Schaft 4 ist
mit einer konischen Ausnehmung 6 versehen, mittels der
das ankerförmige
Verbindungselement 3 in der Hohlbohrung 10 verspannt werden
kann. Zu diesem Zweck greift ein Spannelement 8, das mit
einem geeigneten Werkzeug wie beispielsweise einem Inbusschlüssel oder
einem Schraubendreher von der Außenseite des Hohlprofils zugänglich ist,
in die konische Ausnehmung bzw. Vertiefung 6 ein. Das Spannelement 8 besitzt
ein sich verjüngendes
Ende, beispielsweise eine kegelförmig oder
abgerundet ausgeführte
Spitze. Der Abstand der Spitze des Spannelementes 8 von
der Stirnfläche 16 des
ersten Hohlprofils 1 ist größer als der Abstand der Spitze
der konischen Ausnehmung 6 zu dieser Stirnfläche 16.
Zum Verspannen wird das Spannelement so in die konische Ausnehmung 6 bewegt,
dass die Fläche
dessen Spitze gegen die, der Stirnfläche 16 abgewandte
Schräge
der konischen Vertiefung 6 drückt und dadurch das ankerförmige Verbindungselement 3 tiefer
in die Hohlbohrung 10 zieht. Der in die Hinterschneidung 11 des
weiteren Profils 2 eingreifende Kopfteil 5 des
ankerförmigen
Verbindungselementes 3 zieht hierdurch das weitere Profil 2 an
die Stirnfläche 16 des
ersten Hohlprofils 1 heran bis die Außenseite des weiteren Profils 2 fest
gegen die Stirnfläche 16 gedrückt wird
und eine starre Verbindung der beiden Profile 1 und 2 entsteht.
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Damit
die Spannkraft entsprechend aufgebaut werden kann, muss das Spannelement 8 ortsfest
gelagert sein. Hierzu dient das Spannlager 7 das in eine
Hinterschneidung 12 des ersten Hohlprofils 1 eingesetzt
wird und das Spannelement 8 in einer Öffnung aufnimmt. In einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung des Spannlagers 7 mit
einem Innengewinde ausgestattet, das mit einem Außengewinde
eines schraubenförmig ausgestalteten
Spannelements 8 korrespondiert. Damit kein Element der
Verbindungsvorrichtung über die
Oberfläche
der Längsseite
eines ersten Profils 1 herausragt, ist das Spannelement 8 bevorzugt
als Madenschraube geeigneter Länge
ausgeführt.
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Die
Form des Spannlagers 7 kann aus den drei Darstellungen
der 1 bis 3 erschlossen werden. Sie
entspricht im wesentlichen einem Quader mit an zwei sich gegenüberliegenden
Kanten der Oberseite ausgebildeten Stufen. Der Querschnitt des Spannlagers 7 ähnelt damit
einem umgedrehten 'T'. In anderen Worten
entspricht die Form des Spannlagers 7 einem Quader, auf
dessen Oberseite über
die gesamte Länge
eine quaderförmige
Erhebung 13 von geringerer Breite mittig angeordnet ist.
Das Innengewinde zur Aufnahme des Spannelementes 8 erstreckt
sich senkrecht von der Oberseite der quaderförmigen Erhebung 13 zur
Grundfläche
des Spannlagers 7. Die Breite der quaderförmigen Erhebung 13 bemisst
sich an der Breite des Schlitzes 14 der Hinterschneidung 12 so,
dass das Spannlager 7 locker, d.h. insbesondere ohne zu
Verkanten im Schlitz 14 geführt, aber dennoch nicht quer
zur Längsrichtung
des ersten Hohlprofils versetzt werden kann.
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Zum
Herstellen einer Verbindung zwischen einem ersten Hohlprofil 1 und
einem weiteren Profil 2 wird das Spannelement 8 in
das Innengewinde des Spannlagers 7 soweit eingedreht, dass
der Abstand zwischen der Spitze des Spannelements 8 und
der gegenüberliegenden
Oberseite der quaderförmigen Erhebung 13 etwas
größer ist
als die Tiefe der Hinterschneidung 12. Damit kann die Kombination
aus Spannlager 7 und Spannelement 8 einfach entlang des
Schlitzes 14 an die richtige Position geschoben werden.
Diese kann beispielsweise mit einem, in den Schlitz 14 zwischen
der Stirnfläche 16 des
ersten Hohlprofils 1 und dem Spannlager 7 eingelegten
Abstandsstück
oder einer Leere festgelegt werden. Mittels weiterem Eindrehen des
schraubenförmigen Spannelements 8 wird
das Spannlager 7 mit den Stufenflächen gegen die Innenfläche der
Stege gedrückt,
welche die Hinterschneidung 12 zum Schlitz 14 hin
abgrenzen. Das Spannlager 7 wird hiermit fest an seiner
Position verankert.
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An
der Spitze des Spannelements 8 sind weiterhin eine oder
mehrere Schneiden 9 ausgebildet die bei weiterem Eindrehen
des schraubenförmigen
Spannelements das Material des ersten Hohlprofils 1 zwischen
der Hinterschneidung 12 und der Hohlbohrung 10 durchbohren.
Nachdem die Spitze des Spannelements 8 sich den Weg in
die Hohlbohrung 10 gebahnt hat, greift sie in die konische
Vertiefung 6 des ankerförmigen
Verbindungselements 3 ein und zieht dieses bei weiterem
Eindrehen in das Innere der Hohlbohrung 10, womit die beiden
Profile 1 und 2 starr mit einander verbunden werden.
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Die
Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit der an der Spitze
des Spannelements 8 ausgebildeten Schneiden sind sehr gering,
da der Bohrvorgang nur ein einziges Mal erfolgt. Besonders bei den
zumeist verwendeten Aluminiumprofilen reicht daher die übliche Härte einer
Spannschraube 8 aus damit die Schneiden das Profilmaterial
abtragen können.
Ein erfindungsgemäßes Spannelement ist
daher kostengünstig
herzustellen und ermöglicht ein
Verbinden eines ersten Hohlprofils 1 mit einem weiteren
Profil 2 ohne besonderen Werkzeugaufwand.
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4 zeigt einen Querschnitt
durch die zwei Hohlprofile 1 und 2, wie sie bereits
in den 1 bis 3 dargestellt sind, wobei
die Hohlprofile 1 und 2 durch eine Verbindungsvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
verbunden sind. Die Verbindungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
umfasst ein ankerförmiges
Verbindungselement 3',
ein Spannlager 7' und
ein Spannelement 8. Das Spannelement 8 entspricht
dem Spannelement 8 des Spannlagers 7 des ersten
Ausführungsbeispieles.
Das ankerförmige
Verbindungselement 3' des zweiten
Ausführungsbeispieles
ist dem ankerförmigen
Verbindungselement 3 des ersten Ausführungsbeispieles ähnlich und
umfasst ebenso wie dieses einen Kopfteil 5 entsprechend
dem Kopfteil 5 des ersten Ausführungsbeispieles und einen
Schaftteil 4' mit einer
konischen Ausführung 6 entsprechend
der konischen Ausnehmung 6 des ersten Ausführungsbeispieles.
Das Schaftteil 4' weist
jedoch über
einen Teil seiner Länge
einen verringerten Umfang auf. Dieser verringerte Umfang wird beim
Einführen
in die Hohlbohrung 10 des ersten Hohlprofiles 1 durch
eine aufgesetzte Buchse 18 ausgeglichen. Die Buchse 18 besteht
beispielsweise aus Plastik und erstreckt sich um etwa ¾ des Umfanges
des Schaftteiles 4',
so dass der Bereich der konisch Ausnehmung 6 freigelassen
ist. Die Buchse 18 sitzt dabei mit Spannung auf dem Bereich
mit reduziertem Umfang des Schaftteiles 4', so dass sie bei der Montage des
Verbindungselementes 3' nicht
verrutschen kann. Durch die Buchse 18 ist ein passgenaues
Einführen
und Festlegen des Schaftteiles 4' in der Hohlbohrung 10 ermöglicht,
so dass ein starres und festes Verbinden der beiden Hohlprofile 1 und 2 erreicht
werden kann.
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Das
Verbindungselement 3' des
zweiten Ausführungsbeispieles
wird durch das Eingreifen des Spannelementes 8 in die konische
Ausnehmung 6, wie bereits in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel
und die 1 bis 3 ausführlich erläutert wurde, verspannt und
festgelegt. Das Spannelement 8 ist dabei in dem Spannlager 7 beispielsweise
in einer Gewindeöffnung
verdrehbar gelagert, wie es ebenfalls in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel
ausführlich
erläutert
wurde. Im Unterschied zum Spannelement 7 des ersten Ausführungsbeispieles
weist das Spannelement 7' des
zweiten Ausführungsbeispieles
jedoch eine weitere Öffnung
auf, in der ein Fixierungselement in Form eines Gewindestiftes 17 mittels
eines Gewindes drehbar gelagert ist. Der Gewindestift 17 ermöglicht ein
Fixieren des Spannlagers 7' nach
Einführen
in die Hinterschneidung 12, so dass beim nachfolgenden
Durchbohren des Spannelementes 8 durch das Material zwischen
der Hinterschneidung 12 und der Hohlbohrung 10 eine
ortsfeste Lagerung gewährleistet
ist. Der Gewindestift 17 wird dabei nach Einschieben des
Spannlagers 7' in die
Hinterschneidung 12 beispielsweise mit einem Imbusschlüssel oder
einem Schraubendreher von der Außenseite des Hohlprofils in
die Hinterschneidung 12 eingeschraubt und verspannt das
Spannlager 7' durch
das Drücken
gegen eine Innenwand der Hinterschneidung 12. Hierbei ist
hervorzuheben, dass der Gewindestift 17 selbstverständlich keine Schneiden
oder dergleichen (wie das Spannelement 8) aufweist, damit
ein Durchbohren des Materiales zwischen der Hinterschneidung 12 und
der Hohlbohrung 10 gerade nicht erfolgt. Der Querschnitt
des Spannlagers 7' entspricht
dem Querschnitt des Spannlagers 7, wie er beispielsweise
in 3 gezeigt ist. Das
Spannlager 7' weist
eine ähnliche
quaderförmige
Erhebung wie das Spannlager 7 auf, damit das Spannlager 7' entlang des
Schlitzes 14 der Hinterschneidung 12 in die richtige
Position geschoben werden kann.