DE2515638A1 - Verfahren bei der herstellung einer verbindung zwischen zwei konstruktionselementen und verbinder zur ausuebung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren bei der Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Konstruktionselementen und Verbinder zur Ausübung des Verfahrens Die worliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bei der Herstellung einer Verbindung zwischen zwei zwei Konstruktionselementen, die je eine Anlagefläche haben, welche in der fertigen Verbindung gegen die entsprechende Anlagefläche des anderen Elements anliegt. In der Holzindustrie ist die Erfindung besonders zur Herstellung von Rahmen geeignet, die aus Teilelementen bestehen, welche unter einem rechten Winkel oder in Gehrung zusammenstossen, aber sie kann auch auf anderen technischen Gebieten Anwendung finden, auf denen Konstruktionselemente auf ähnliche Weise zusammengefügt werden sollen.
• Insbesondere bei der Verbindung von zwei hölzernen Elementen in Gehrung wird nach dem bisherigen Stand der Technik spezielles Werkzeug dazu benutzt, die beiden Elemente relativ zueinander korrekt zu plazieren und sie fest zusammengespannt zu halten, während der auf die Anlageflächen aufgetragene Leim trocknet. Derartiges Werkzeug ist oft kompliziert im Aufbau und deshalb kostspielig, und bei Serien- oder Massenfabrikationen ist, bedingt durch die Trockenzeit des Leims, die Anwendung einer erheblichen Anzahl solcher Werkzeuge erforderlich. Auch verlängert das Ein- und Ausspannen der Elemente die zur Herstellung der Verbindung aufzuwendende Arbeitszeit. Aus u.a. den genannten Ursachen benutzt man Gehrungsverbindungen trotz ihreisehr erheblichen technischen Vorteile und ihres in ästhetischer Hinsicht äusserst ansprechenden Aussehens nur in stark beschränktem Umfang.
• Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Element zwei geradlinige Nuten ausgebildet werden, die in Ebenen liegen, welche miteinander und mit der Anlagefläche einen Winkel bilden und einander in einer mit der Anlagefläche parallelen Linie schneiden, und dass die Elemente daraufhin zusammengefügt werden mit Hilfe wenigstens eines prismatischen Verbinders mit vier Schenkeln, die in je eine der genannten Nuten eingreifen und relativ zueinander eine derartige Lage haben, dass jeder Schenkel unter Vorspannung gegen die§nige Fläche der zugeordneten Nut anliegt, die der Anlagefläche am nächsten liegt.
• Die durch die Geometrie der Nuten und des Verbinders bedingte VQrspannkraft zwischen der einen Fläche jedes Verbinderschenkels und der gegenüberliegenden Fläche der Nut im Konstruktionselement bewirkt, dass allein durch das Eintreiben des Verbinders eine ausserordentlich kräftige Vor spannung zwischen den beiden Anlageflächen in der Verbindung erstellt werden kann, und zwar gleichzeitig damit, dass die Stellungen der beiden Elemente relativ zueinander positiv fixiert sind. Je nach den Beanspruchungen, denen die Verbindung spater ausgesetzt werden wird, kann in vielen Fällen ohne die Anwendung anderer Hilfsmittel als der Verbinder eine ausreichend haltbare Verbindung erstellt werden, was zusätzlich noch den Vorteil hat, dass die Verbindung für grössere Konstruktionen benutzt werden kann, die nach Anwendung für kürzere oder längere Zeit wieder auseinandergenommen werden sollen, woraufhin ihre einzelnen Elemente später wieder zur Erstellung anderer Konstruktionen benutzt werden.
• Als Beispiel für solche Anwendungszwecke seien gerüstähnliche Aufbauten für Ausstellungs- und Reklamezwecke, Theater- und Fernsehkulissen, Lagerregale usw. erwähnt.
• Alternativ können die Verbinder zwischen Elementen verwendet werden, die durch Verleimen der Anlageflächen permanent miteinander verbunden werden sollen, und die Erfindung bringt den hervorstechenden Vorteil mit sich, dass man aussen anzusetzende Spannwerkzeuge, die die Elemente so lange zusammenhalten, bis der Leim die erforderliche Festigkeit erreicht hat, ganz entbehren kann. Die Erfindung ermöglicht somit eine weit einfachere und damit billigere Herstellung von z.B. Fenster- und Türrahmen aus Holz mit Gehrungsverbindungen an den Ecken, die man, wie schon eingangs erwähnt, aufgrund der umständlichen Herstellung und des hohen Preises bisher praktisch nie ausgeführt hat, obwohl die Gehrungsverbindung weit besser als eine Blatt- oder Zapfenverbindung ist, weil sie keine mit der Aussenseite der Verbindung bündigen Stirnholzflächen aufweist, durch die Feuchtigkeit in die Rahmenelemente hineingesaugt werden kann. Die Erfindung macht es auch praktisch möglich, Gehrungsverbindungen zwischen Elementen herzustellen, die aus Spanplatten oder ähnlichem Material bestehen, was von Fachleuten bisher als unmöglich angesehen worden ist.
• Die Erstellung der Nuten kann in den meisten Fallen mit Vorteil unter Anwendung eines rotierenden Sägeblatts erfolgen, das mit hoher Schneidgeschwindigkeit arbeiten kann und eine ausgezeichnete MOglichkeit für die Beseitigung der gebildeten Späne einräumt. Es liegt jedoch auch innerhalb des Rahmens der Erfindung, dass die Nuten in Konstruktionselementen, die gegossen oder durch Extrusion hergestellt werden, durch entsprechende Ausgestaltung der Giessform oder der Extrusionsdüse gebildet werden können.
• Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlagefläche Jedes Elements ein Rezess ausgebildet wird, der von einer Kante der Flache ausgeht, die mit den Schnittlinien zwischen der Nut und der Fläche parallel ist, und dass zwei Verbinder durch den Rezess in die Nuten eingeführt und von diesem aus in Richtung je eines Endes der Nuten getrieben werden. Die Nuten können in diesem Fall an ihren Enden verschlossen sein, so dass die Verbinder nach dem Zusammensetzen der Elemente unsichtbar sind, indem der Rezess, durch welchen sie montiert werden, nach der Fertigstellung der Verbindung mit Hilfe eines Propfens oder einer Deckplatte verschlossen werden kann.
• Haben die Anlageflächen der Elemente verhältnismässig grosse Ausdehnung rechtwinklig zu den Längsachsen der Nuten und der Verbinder, lässt sich mit Vorteil eine Ausführungsform des Verfahrens benutzen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die beiden Anlageflächen mit mehreren Sätzen paarweise paralleler Nuten ausgebildet werden und dass in Jeden dieser Sätze von vier zusammenhängenden Nuten ein Verbinder eingetrieben wird.
• Die Erfindung betrifft auch einen Verbinder zur Ausübung des Verfahrens, und dieser Verbinder ist dadurch gekennzeichnet, dass er prismatische Form mit vier in Längsrichtung verlaufenden Schenkeln hat, die paarweise parallel und mit Hilfe eines zentralen Kerns miteinander verbunden sind, von dem aus die Schenkel in einander eRtgegengesetzten Richtungen wegragen.
• Als Alternative zu der vorher beschriebenen Anwendung von zwei parallelen Verbindern, wenn es darum geht, grossere Anlageflächen zwischen den Elementen miteinander zu verbinden, kann auch ein einzelle Verbinder Anwendung finden, der im Querschnitt die Form eines doppelten Y hat, indem der zentrale Kern des Verbinders von einem Steg gebildet wird, der die beiden Paare direkt eusammenstossender Schenkel miteinander verbjndet und den Winkel zwischen den Schenkeln halbiert.
• Um zu vermeiden, dass der Verbinder und/oder die beiden Elemente beim Bintreiben des Verbinders in die Nuten beschädigt wird, z.B. falls die Elemente aus Holz bestehen, ist es zweckmässig, dass jeder Schenkel auf einem Teil seiner Länge in Richtung des einen Endes des Verbinders abnehmende Dicke hat.
• Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 in Seitenansicht einen Ausschnitt eines Rahmens, dessen Elemente an den Ecken mit Hilfe eines erfindungsgemässen Verbinders in Gehrung zusammengesetzt sind, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1, Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäss hergestellten Gehrungsverbindung, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäss hergestellten Sbumpfverbindung zwischen zwei fluchtenden Elementen, Fig. 6 in grösserem Massstab eine Seitenansicht eines der in den Fig. 1-4 benutzten Verbinder, Fig. 7 der in Fig. 6 dargestellte Verbinder von der linken Seite her gesehen, Fig. 8 in kleinerem Massstab einen Rahmen für eine Schublade, deren einzelne Elemente nach dem erfindungsgemässen Verfahren zusammengesetzt sind, Fig. 9 einen Fig. 1 entsprechenden Ausschnitt eines Rahmens mit zwei Verbindern in Jeder Ecke und Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Rahmenecke, bei welcher die Elemente in Gehrung zusammengesetzt sind, und zwar mit Hilfe eines Verbinders, der parallel mit der Gehrung eingetrieben ist.
• Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine Eckverbindung zwischen zwei Rahmenelementen 1 und 2, die aus einem beliebigen geeigneten Material, hierunter Holz oder Metall, hergestellt sein können. Die Stirnflächen der Elemente 1 und 2 sind unter einem Winkel von 450 schräg abgeschnitten, und in Jeder der beiden abgeschrägten Stirn- oder Anlageflächen, sind, z,B. mit Hilfe eines Kreissägeblatts, zwei Nuten 3 und 4 ausgebildet, die rechtwinklig zueinander verlaufen und mit der Anlagefläche Jeweils einen Winkel von 450 bilden. Wio aus Fig. 2 oroichtlich ißt, verlaufen die Nuten 3 und 4 quer über die gesamte Breito der Anlagefläche.
• Die beiden Elemente 1 und 2 werden zusammengehalten mit Hilfe von zwei Verbindern 5, die im Querschnitt die Form eines rechtwinkligen Kreuzes mit zwei Paaren von sich gegenüberliegenden und miteinander fluchtenden Armen oder Schenkeln 6 bzw. 7 haben. Jeder Schenkel des Verbinders ist etwas dünner als die lichte Weite der jeweiligen Nut, in welche der Schenkel eingreift, und ausserdem sind die Nuten in den beiden Elementen 1 und 2 so angeordnet, dass der Abstand a von der nach aussen gekehrten Kante 8 der Ecke zur Nut 4 im Element 2 etwas kleiner ist als der entsprechende Abstand b zur Nut 4 im Element 1. Dementsprechend ist der Abstand von der Kante 8 zur Nut 3 im Element 2 etwas grösser als der Abstand zur Nut 3 im Element 1. Der Deutlichkeit halber ist sowohl der soeben erwähnte Unterschied zwischen den Abständen der Nuten von der Kante als auch der Unterschied zwischen der lichten Weite der Nuten und der Dicke der Schenkel in Fig. 1 stark übertrieben gezeichnet. In der Praxis kann man bei der Herstellung von Holzrahmen für Fenster und ?Tren Verbinder aus Kunststoff oder Metall mit einer Schenkeldicke von ca. 2 mm benutzen. Die Weite der zugeordneten Nut in den Rahmenelementen kann dann ca. 0,2 mm grösser als die Schenkeldicke und der Unterschied zwischen den Massen-a und b ca. 0,1 mm sein.
• Wenn die beiden Elemente 1 und 2 zusammengelegt und die Verbinder 5 daraufhin von je einer Seite der Verbindung her in die Nuten 3 und 4 eingetrieben werden, so wie es in Fig. 2 wiedergegeben ist, bewirken die soeben beschriebenen geometrischen Zusammenhänge, dass die Fläche an jedem der vier Schenkel, die der Anlagefläche zwischen den beiden Elementen 1 und 2 zugekehrt ist, gegen die gegenüberliegende Fläche der zugeordneten Nut drückt, und auf diese Weise halten die Verbinder 5 die beiden Elemente 1 und 2 mit einer elastischen Vorspannung zusammen, deren Grösse von den erwähnten Dimensionsunterschieden sowie den Elastizitätskoeffizienten der benutzten Materialien bestimmt wird.
• Um zu vermeiden, dass beim Eintreiben der Verbinder in die Nuten das Material der Verbinder oder der Konstruktionselemente unbeabsichtigt hoch beansprucht wird, ist es zweckdienlich, die Verbinder so zu gestalten, wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass jeder der vier Schenkel des Verbinders am einen Ende des Verbinders mit einer Abschrägung 6t bzw. 7t versehen ist, die das Eintreiben des Verbinders erleichtert und gleichzeitig sichert, dass die oben erwähnte Vorspannung zwischen den Schenkeln und den Nuten erst nach und nach ihre volle Grösse erreicht, nachdem der Verbinder ein geeignetes Stück in die Nuten eingetrieben worden ist.
• Ein Verbinder wie der in den Fig. 6 und 7 dargestellte kann sowohl aus Metall als auch Kunststoff im Spritzgussverfahren ganz fertiggestellt werden, obwohl es auch möglich wäre, insbesondere bei Anwendung von Metallprofilen als Verbindern, die Profile in grossen Längen zu extrudieren, die daraufhin zugeschnitten und, s.B. durch Schleifen, abgeschrägt werden. Von den Kunststoffmaterialien sind die relativ harten Materialien, wie z.B. Polyvenylchlorid, zur Herstellangi der Verbinder am besten geeignet.
• Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine Gehrungsverbindung, die eine Modifikation der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Verbindung darstellt, und zwar sind die Verbinder parallel zur Rahmenebene anstatt rechtwinklig zu dieser eingetrieben. In Jedem Rahmenelement ist ein halbkreisförmiger Rezess 11 bzw. 12 ausgebildet, der von der einen Seitenfläche des Rahmens ausgeht, und bei der fertigen Verbindung bilden die beiden Rezesse zusammen eine komplette kreisförmige Aussprung. Zwei Verbinder, die hier mit 13 bezeichnet sind, im übrigen jedoch genau wie die in den Fig. 1-2 und den Fig. 6-7 dargestellten Verbinder ausgebildet sein können, werden durch den Rezess II, 12 sukzessiv in die zugeordneten Nuten in den Anlageflächen der Rahmenelemente eingeführt und daraufhin in Richtung nach aussen, d.h. in Richtung der Aussenkante bzw. der Innenkante der Eckegepresst. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass die Nuten in den Anlageflächen bei dieser Ausführungsform an ihren Enden geschlossen sein können, d.h.
• dass sie sich nicht bis zu den beiden genannten Kanten derEcke hinauserstrecken, so dass die Verbinder völlig verborgen sind, wenn der Rezess nach der Montage der Verbinder geschlossen wird. In Fig. 4 ist angedeutet, wie der Rezess mit Hilfe einer aufgesetzten Platte oder Folie 14 abgedeckt werden kann.
• Fig. 5 zeigt eine Stumyfverbindung zwischen zwei mitoinrsnder fluchtenden Konstruktionselementen 15 und 16, die längs planer, rechtwinklig zur Längsrichtung der Elemente verlaufender Anlageflächen zusammenstossen. Der hier verwendete Verbinder 17 ist im Prinzip wie die weiter vorn beschriebenen mit vier Schenkeln 1t, 19, 20 und 21 ausgebildet, die nach der Montage unter Vor spannung gegen die Flächen der zugeordneten Nut anliegen, die den Anlageflächen der beiden Elemente am nächsten liegen. Beim Verbinder nach Fig. 5 sind die paarweise zusammenstossenden Schenkel 18, 19 und 20, 21 jedoch durch eine verbindende Brücke 22 voneinander getrennt, so dass der Verbinder die Form eines doppelten Y hat, und ihre Vorspannkräfte sind auf eine grössere Fläche der Anlageflächen verteilt. Zwecks Aufnahme der Brücke 22 des Verbinders ist es normalerweise erforderlich, in den Anlageflãchen der Elemente 15 und 16 eine Versenkung auszuarbeiten, was jedoch normalerweise in ein und demselben Arbeitagang wie das Fräsen der Nuten erfolgen kann, die die Schenkel des Verbinders aufnehmen.
• Fig. 8 zeigt rein schematisch, wie sich erfindungsgemässe Verbinder auch zum Zusammensetzen von Rahmen und anderen Konstruktionen benutzen lassen, bei denen Anlageflächen in jeder Verbindung aus einer Stirnfläche bzw. einer Seitenfläche des betreffenden Elements bestehen.
• In Fig. g sind die krenzförmigen Verbinder, die mit 23 bezeichnet sind, lediglich angedeutet, und es ist ersichtlich, wie sie zur Verbindung der Frontplatte 24 einer Schublade mit den beiden Seitenstücken 25 des Schubladenrahmens und den letztgenannten und der Rtokseite 26 des Rahmens benutzt sind. Die strichpunktierte Linie 27 deutet die Hinterkante des Bodens der Schublade an, der nach dem Zusammensetzen des Rahmens aufgesetzt wird.
• Für die in den Fig, 5 und 8 wiedergegebenen Verbindungen gilt, dass nach den gegebenenen Umständen, u.a. in Abhängigkeit von der rechtwinklig zur Zeichnungsebene verlaufenden Dimension der Anlageflächen, entweder zwei Verbinder, wie in Fig. 2 wiedergegeben, oder ein einzelner Verbinder benutzt werden kann, der sich über die gesamte Länge oder den gröbsten Teil der Länge der Nuten erstreckt. Bei Verbindungen mit grosser Ausdehnung der Anlageflächen kann man auch, wie in Fig. 9 gezeigt, zwei oder eventuell mehrere Verbinder 28 oder Sätze von Verbindern benutzen, die mit Abständen voneinander in rechtwinklig zur Längsrichtung der Nuten verlaufender Richtung verteilt angeordnet sind. Die relative Anordnung der Nuten in den beiden Rahmenelementen 29 und 30 zueinander und in bezug auf die Kante der Rahmenecke sowie die Ubergrösse der Nuten in berg auf die Schenkeldicke der Verbinder wird nach den weiter vorn im Zusammenhang mit Fig. 1 gegebenen Richtlinien gewählt.
• Fig. 10 zeigt zwei Rahmenelemente 31 und 32, die mit Hilfe eines kreuzförmigen Verbinders 33, der den weiter vorn beschriebenen Verbinderntentsprechend ausgeführt ist, in Gehrung zusammengefügt sind.
• Die Nuten in den Anlageflächen der Rahmenelemente verlaufen hier parallel mit der Gehrung und mit der Vorder- und Rückseite des fertigen Rahmens anstatt rechtwinklig hierzu, wie u.a. in Fig. 9 gezeigt ist.
• Die Konstruktion entspricht somit der in den Fig. 3-4 gezeigten Konstruktion, doch mit der Ausnahme, dass sich die Nuten bis hinaus zu den Kanten der Anlagefläche erstrecken, so dass der Verbinder oder die Verbinder von den Enden der Nuten her in diese eingetrieben werden können. In beiden Ausführungsformen sind die Verbinder von den planen Seiten des Rahmens her unsichtbar, was u.a. bei Tür- und Fensterrahmen wünschenswert sein kann.
• Es wird angenommen, dass Verbinder wie die oben beschriebenen unter anderem auch zur Verstärkung des Zusammenhalts von Flisen aus Holz oder Beton in einer mit Flisen belegten Fläche benutzt werden können, und zwar insbesondere dort, wo man durch eine besondere Formgebung der Flisen, beispielsweise mit S-förmigen Konturen, die relative Beweglichkeit der Flisen einzuschränken sucht, um dadurch auch bei Anwendung relativ kleiner Flisen, die wegen ihrer Grösse zum Legen durch Laien besonders geeignet sind, eine gleichmässilge Oberfläche zu erzielen.

Claims (11)

P a t e n t a n s p r u c h e

1. Verfahren bei der Herstellung einer Veroindung zwischen zwei nstruktionselementen, die Je eine Anlagefläche haben, welche in der fertigen Verbindung gegen die entsprechende Anlagefläche des anderen Elements anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Element (1, 2) zwei geradlinige Nuten (3, 4) ausgebildet werden, die in Ebenen liegen, welche miteinander und mit der Anlagefläche einen Winkel bilden und einander in einer mit der Anlagefläche parallelen Linie schneiden, und dass die Elemente (1, 2) daraufhin zusammengefügt werden mit Hilfe wenigstens eines prismatischen Verbinders (5) mit vier Schenkeln (6, 7), die in Je eine der genannten Nuten (3, 4) eingreifen und relativ zueinander eine derartige Lage haben, dass jeder Schenkel unter Vorspannung gegen dieJenige Fläche der zugeordneten Nut anliegt, die der Anlagefläche am nächsten liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nuten in jedem Element so angeordnet werden, dass ihre Schnittlinie hauptsächlich in der Ebene der Anlagefläche liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten durch spanabhebende Bearbeitung erstellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten mit Hilfe eines rotierenden Sägeblattserstellt werden.

5. Verfahren nach Jedem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlagefläche Jedes Elements ein Rezess (11, 12) ausgebildet wird, der von einer Kante der Fläche ausgeht, die mit den Schnittlinien zwischen der Nut und der Fläche parallel ist, und dass zwei Verbinder (13) durch den Rezess (11, 12) in die Nuten eingeführt und von diesem aus in Richtung Je eines Endes der Nuten getrieben werden.

6. Verfahren nach Jedem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen mit mehreren Sätzen paarweise paralleler Nuten ausgebildet werden und dass in Jeden dieser Sätze von vier zusammengehörenden Nuten ein Verbinder eingetrieben wird.

7. Verbinder zur Ausübung des Verfahrens nach Jedem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass er prismatische Form mit vier in Längsrichtung verlaufenden Schenkeln (6, 7) hat, die paarweise parallel und mit'Hilfe eines zentralen Kerns miteinander verbunden sind, von dem aus die Schenkel in einander entgegengesetzten Richtungen wegragen.

B. Verbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sein Querschnitt kreuzförmig ist, so dass je zwei der Schenkel miteinander fluchten.

9. Verbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sein Querschnitt die Form eines doppelten Y hat, indem der zentrale Kern (22) von einem Steg gebildet wird, der die beiden Paare direkt zusammenstossender Schenkel (1S, 19 und 20, 21) miteinander verbindet und den Winkel zwischen den Schenkeln halbiert.

10. Verbinder nach jedem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel auf einem Teil seiner Länge (6', 7') in Richtung des einen Endes des Verbinders abnehmende Dicke hat.

11. Verbinder nach Jedem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass seine Schenkel rechtwinklig zueinander verlaufen.

L e e r s e i t e