EP4397446A1 - Vibration-resistant machine frame with aluminium profiles - Google Patents

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EP4397446A1
EP4397446A1 EP23150131.3A EP23150131A EP4397446A1 EP 4397446 A1 EP4397446 A1 EP 4397446A1 EP 23150131 A EP23150131 A EP 23150131A EP 4397446 A1 EP4397446 A1 EP 4397446A1
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clamping element
structure according
aluminum
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EP23150131.3A
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J. Michael Mehltretter
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Definitions

  • the invention relates to a machine frame with aluminum profiles and components for such a machine frame, such as a support structure.
  • the machine frame or its components can withstand vibration loads over longer periods of time.
  • a machine frame also called a machine base, is designed to support and stabilize a machine or equipment.
  • a machine frame can be made of different materials such as steel, aluminum or plastic and can come in different sizes and shapes to suit the needs of the machine or equipment it is designed to support. Examples of such machines or equipment include compressors, injection molding machines, vibratory feeders and others.
  • a machine frame is usually designed to absorb the loads and forces that occur during operation of the machine or system. It can also help to protect the machine or system from external influences such as vibrations, shocks and impacts.
  • a machine frame can also be used to install and move the machine or equipment. It can be equipped with casters or wheels to make it easy to transport, or it can be mounted in a fixed frame to secure it in a specific location.
  • the EN 10 2009 023 598 A1 reveals a machine base made of steel tube to which vibrations generated during the operation of an injection molding machine are transmitted.
  • aluminum would also be suitable, especially as an aluminum strut profile for machine frames.
  • Such aluminum strut profiles can be found, for example, in the "Basic Mechanical Elements” catalog from Bosch Rexroth AG, Material no.: 3 842 540 391 (2019-07).
  • aluminum strut profiles cannot be used to create connections that can withstand vibrations over a long period of time. These profiles are connected to one another using screw connections with threads cut into aluminum or by clamping them in grooves in the profiles. These connections loosen under long-term vibration loads and must therefore be checked regularly and tightened if necessary.
  • An aluminum strut profile is an elongated component made of aluminum, which preferably has a constant geometry along its length. Such a strut profile could be produced by extrusion, for example. Such aluminum strut profiles are preferably produced with cross sections of 20 x 20 mm to 200 x 200 mm. The length of such profiles can be between a few centimeters and a few meters in practical applications. A typical A machine frame which, for example, has a base area of 1 m ⁇ 2 m can thus be made from strut profiles with a length of 1 or 2 m. Depending on the required stability, smaller or larger cross sections can be selected for this. An aluminum strut profile can have at least one cavity and/or at least one groove in the longitudinal direction.
  • the cavity or groove can extend over the entire length of the profile.
  • a clamping element is arranged within a cavity or a groove in the longitudinal direction of the aluminum strut profile.
  • the arrangement in a cavity is particularly advantageous.
  • the clamping element exerts a compressive force (clamping force) on the aluminum strut profile in the direction of its length, by means of which the other component is also clamped to the aluminum strut profile. Additional fastening, for example via threads in the aluminum strut profile, is no longer necessary.
  • aluminum strut profiles can be used, particularly for machine frames, in lengths between 20 cm and 3 m.
  • the clamping elements have a length in this range. Typically, they are somewhat longer, as the clamping elements must also include the other components and additional fastening or clamping elements, such as nuts.
  • the following is a simple dimensioning example for an aluminum strut profile with an edge length of 45 ⁇ 45 mm, a length of 1 m and an internal steel rod with a diameter of 10 mm.
  • the steel rod consists of a simple steel with an elastic modulus of 210 Gpa.
  • An elongation of up to 70% of the yield strength corresponds to 0.9 mm.
  • the connection is tightened using a screwed-on nut, for example, so that the rod stretches by 0.9 mm.
  • the aluminum profile with an elastic modulus of 70 Gpa and a cross-sectional area of 750 mm 2 will shorten by approx. 0.3 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)

Abstract

Maschinengestell mit einer Trägerkonstruktion umfassend ein Aluminium-Strebenprofil sowie wenigstens ein weiteres Bauteil. Das Aluminium-Strebenprofil hat eine Länge und wenigstens einem Hohlraum, der sich über die Länge erstreckt. Das wenigstens eine weitere Bauteil ist mittels wenigstens einem Spannelement mit dem Aluminium-Strebenprofil verspannt, wobei sich das wenigstens eine Spannelement innerhalb des wenigstens einen Hohlraums über die erste Länge erstreckt, und wobei das wenigstens eine Spannelement auf das Aluminium-Strebenprofil in Längsrichtung eine Druckkraft ausübt.Machine frame with a support structure comprising an aluminum strut profile and at least one further component. The aluminum strut profile has a length and at least one cavity that extends over the length. The at least one further component is clamped to the aluminum strut profile by means of at least one clamping element, wherein the at least one clamping element extends within the at least one cavity over the first length, and wherein the at least one clamping element exerts a compressive force on the aluminum strut profile in the longitudinal direction.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Maschinengestell mit Aluminiumprofilen sowie Komponenten für ein solches Maschinengestell, wie eine Trägerkonstruktion. Das Maschinengestell bzw. dessen Komponenten können Schwingungsbelastungen über längere Zeiträume widerstehen.The invention relates to a machine frame with aluminum profiles and components for such a machine frame, such as a support structure. The machine frame or its components can withstand vibration loads over longer periods of time.

Stand der TechnikState of the art

Ein Maschinengestell, auch Maschinenbasis genannt, dient dazu, eine Maschine oder eine Anlage zu tragen und zu stabilisieren. Es gibt verschiedene Arten von Maschinengestellen, die für verschiedene Anwendungen entwickelt wurden. Ein Maschinengestell kann aus verschiedenen Materialien wie Stahl, Aluminium oder Kunststoff hergestellt sein und kann in verschiedenen Größen und Formen erhältlich sein, um den Anforderungen der Maschine oder Anlage gerecht zu werden, die es tragen soll. Beispiele solcher Maschinen oder Anlagen sind Kompressoren, Spritzgussmaschinen, Schwingförderer und andere.A machine frame, also called a machine base, is designed to support and stabilize a machine or equipment. There are different types of machine frames designed for different applications. A machine frame can be made of different materials such as steel, aluminum or plastic and can come in different sizes and shapes to suit the needs of the machine or equipment it is designed to support. Examples of such machines or equipment include compressors, injection molding machines, vibratory feeders and others.

Ein Maschinengestell ist in der Regel so konstruiert, dass es die Belastungen und Kräfte aufnehmen kann, die während des Betriebs der Maschine oder Anlage auftreten. Es kann auch dazu beitragen, die Maschine oder Anlage vor äußeren Einflüssen wie Vibrationen, Schocks und Stößen zu schützen.A machine frame is usually designed to absorb the loads and forces that occur during operation of the machine or system. It can also help to protect the machine or system from external influences such as vibrations, shocks and impacts.

Ein Maschinengestell kann auch dazu dienen, die Maschine oder Anlage zu installieren und zu bewegen. Es kann mit Rollen oder Rädern ausgestattet sein, um es leicht zu transportieren, oder es kann in einem festen Rahmen montiert werden, um es an einem bestimmten Ort zu sichern.A machine frame can also be used to install and move the machine or equipment. It can be equipped with casters or wheels to make it easy to transport, or it can be mounted in a fixed frame to secure it in a specific location.

Die DE 10 2009 023 598 A1 offenbart eine Maschinenbasis aus Stahlrohr, auf die Vibrationen, die beim Betrieb einer Spritzgussmaschine entstehen, übertragen werden.The EN 10 2009 023 598 A1 reveals a machine base made of steel tube to which vibrations generated during the operation of an injection molding machine are transmitted.

Stahl ist gut geeignet für die Herstellung von Maschinengestellen, da es eine hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit aufweist und auch kostengünstig ist. Es gibt einige spezifische Vorteile, die Maschinengestelle aus Stahl bieten, insbesondere in Bezug auf die Schwingungsfestigkeit. Dies bedeutet, dass Maschinengestelle aus Stahl in der Lage sind, die Schwingungen, die während des Betriebs der Maschine oder Anlage auftreten, gut zu absorbieren und zu minimieren. Dies ist besonders wichtig, wenn die Maschine oder Anlage in einer Umgebung betrieben wird, in der starke Vibrationen oder Schocks auftreten können, da diese Belastungen die Maschine oder Anlage beschädigen oder sogar zerstören können.Steel is well suited for the manufacture of machine frames as it has high load-bearing capacity and rigidity and is also cost-effective. There are some specific advantages that steel machine frames offer, particularly in terms of vibration resistance. This means that steel machine frames are able to absorb well and minimize the vibrations that occur during the operation of the machine or equipment. This is especially important if the machine or equipment is operated in an environment where high levels of vibration or shock may occur, as these loads can damage or even destroy the machine or equipment.

Ein weiterer Vorteil von Maschinengestellen aus Stahl ist, dass sie sehr langlebig sind. Sie sind in der Regel in der Lage, hohe Belastungen und Kräfte auf lange Sicht aufzunehmen, ohne zu brechen oder sich zu verformen. Dies bedeutet, dass sie auch in harten Industrieumgebungen lange Zeit problemlos funktionieren können, ohne dass regelmäßige Wartung oder Reparaturen erforderlich sind.Another advantage of steel machine frames is that they are very durable. They are usually able to withstand high loads and forces over a long period of time without breaking or deforming. This means that they can function smoothly for long periods of time, even in harsh industrial environments, without the need for regular maintenance or repairs.

Allerdings haben Maschinengestelle aus Stahl auch eine Reihe von Nachteilen. So haben sie ein relativ hohes Gewicht und sind damit oft schwer zu transportieren. Weiterhin benötigen Bauteile aus Stahl einen Korrosionsschutz, wie beispielsweise eine Lackierung oder Oberflächenbeschichtung, der auch in größeren Intervallen ausgebessert oder ersetzt werden muss. Zudem sind Maschinengestelle aus Stahl aufgrund ihrer Struktur meist optisch wenig ansprechend und können auch nur mit großem Aufwand an neue Aufgaben angepasst bzw. verändert werden.However, machine frames made of steel also have a number of disadvantages. They are relatively heavy and are therefore often difficult to transport. Furthermore, steel components require corrosion protection, such as painting or a surface coating, which must be repaired or replaced at longer intervals. In addition, machine frames made of steel are usually not very visually appealing due to their structure and can only be adapted or modified to new tasks with great effort.

Grundsätzlich wäre auch Aluminium, insbesondere als Aluminium-Strebenprofil für Maschinengestelle geeignet. Derartige Aluminium-Strebenprofile sind beispielsweise in dem Katalog "Mechanik-Grundelemente" der Bosch Rexroth AG, Material-Nr.: 3 842 540 391 (2019-07) offenbart. Allerdings lassen sich mit Aluminium-Strebenprofilen keine Verbindungen herstellen, die auf lange Zeit Vibrationen widerstehen können. So werden diese Profile durch Schraubverbindungen mit in Aluminium geschnittene Gewinde oder durch Festklemmen in Nuten der Profile miteinander verbunden. Diese Verbindungen lockern sich unter Langzeit-Vibrationsbelastung und müssen daher regelmäßig überprüft und ggf. nachgezogen werden.In principle, aluminum would also be suitable, especially as an aluminum strut profile for machine frames. Such aluminum strut profiles can be found, for example, in the "Basic Mechanical Elements" catalog from Bosch Rexroth AG, Material no.: 3 842 540 391 (2019-07). However, aluminum strut profiles cannot be used to create connections that can withstand vibrations over a long period of time. These profiles are connected to one another using screw connections with threads cut into aluminum or by clamping them in grooves in the profiles. These connections loosen under long-term vibration loads and must therefore be checked regularly and tightened if necessary.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alternative zu vibrationsfesten Maschinengestellen bzw. zu Trägerkonstruktionen für Maschinengestelle aus Stahl zu finden, die die oben genannten Nachteile vermeidet.The invention is based on the object of finding an alternative to vibration-resistant machine frames or to support structures for machine frames made of steel, which avoids the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Ein Maschinengestell kann mehrere Komponenten wie beispielsweise eine Trägerkonstruktion umfassen. Eine Trägerkonstruktion umfasst ein Aluminium-Strebenprofil sowie wenigstens ein weiteres Bauteil. Solch ein weiteres Bauteil kann ein weiteres Aluminium-Strebenprofil, ein Befestigungselement, eine Maschine oder ein beliebiges anderes Teil sein. Das wenigstens eine weitere Bauteil ist mittels wenigstens einem Spannelement mit dem Aluminium-Strebenprofil verspannt.A machine frame can comprise several components such as a support structure. A support structure comprises an aluminum strut profile and at least one further component. Such a further component can be another aluminum strut profile, a fastening element, a machine or any other part. The at least one further component is clamped to the aluminum strut profile by means of at least one clamping element.

Ein Aluminium-Strebenprofil ist ein langgestrecktes Bauteil aus Aluminium, welches bevorzugt entlang seiner Länge eine konstante Geometrie aufweist. Ein solches Strebenprofil könnte beispielsweise durch Extrusion hergestellt sein. Solche Aluminium-Strebenprofile werden bevorzugt mit Querschnitten von 20 x 20 mm bis 200 x 200 mm hergestellt. Die Länge solcher Profile kann in praktischen Einsatzfällen zwischen wenigen Zentimetern und einigen Metern sein. Ein typisches Maschinengestell, welches beispielsweise eine Grundfläche von 1 m × 2 m besitzt, kann somit durch Strebenprofile mit 1 beziehungsweise 2 m Länge hergestellt werden. Je nach erforderlicher Stabilität können kleinere oder größere Querschnitte hierzu ausgewählt werden. Ein Aluminium-Strebenprofil kann wenigstens einen Hohlraum und/oder wenigstens eine Nut in Längsrichtung aufweisen. Der Hohlraum beziehungsweise die Nut kann sich über die ganze Länge des Profils erstrecken. Um nun ein weiteres Bauteil an dem Aluminium-Strebenprofil zu befestigen, wird ein Spannelement innerhalb eines Hohlraums beziehungsweise einer Nut in Längsrichtung des Aluminium-Strebenprofils angeordnet. Besonders günstig ist die Anordnung in einem Hohlraum. Das Spannelement übt auf das Aluminium-Strebenprofil in Richtung dessen Länge eine Druckkraft (Spannkraft) aus, mittels der auch das weitere Bauteil mit dem Aluminium-Strebenprofil verspannt wird. Eine zusätzliche Befestigung, beispielsweise über Gewinde im Aluminium-Strebenprofil ist nicht mehr notwendig.An aluminum strut profile is an elongated component made of aluminum, which preferably has a constant geometry along its length. Such a strut profile could be produced by extrusion, for example. Such aluminum strut profiles are preferably produced with cross sections of 20 x 20 mm to 200 x 200 mm. The length of such profiles can be between a few centimeters and a few meters in practical applications. A typical A machine frame which, for example, has a base area of 1 m × 2 m can thus be made from strut profiles with a length of 1 or 2 m. Depending on the required stability, smaller or larger cross sections can be selected for this. An aluminum strut profile can have at least one cavity and/or at least one groove in the longitudinal direction. The cavity or groove can extend over the entire length of the profile. In order to attach another component to the aluminum strut profile, a clamping element is arranged within a cavity or a groove in the longitudinal direction of the aluminum strut profile. The arrangement in a cavity is particularly advantageous. The clamping element exerts a compressive force (clamping force) on the aluminum strut profile in the direction of its length, by means of which the other component is also clamped to the aluminum strut profile. Additional fastening, for example via threads in the aluminum strut profile, is no longer necessary.

In typischen Einsatzfällen können Aluminium-Strebenprofile insbesondere für Maschinengestelle in Längen zwischen 20 cm und 3 m verwendet werden. Entsprechend haben die Spannelemente eine Länge in diesem Bereich. Typischerweise sind sie etwas länger, da die Spannelemente auch die weiteren Bauteile und zusätzliche Befestigungs- beziehungsweise Klemmelemente, wie beispielsweise Muttern, umfassen müssen.In typical applications, aluminum strut profiles can be used, particularly for machine frames, in lengths between 20 cm and 3 m. The clamping elements have a length in this range. Typically, they are somewhat longer, as the clamping elements must also include the other components and additional fastening or clamping elements, such as nuts.

Um nun eine vibrationsfeste Verbindung zu gewährleisten, wird das Spannelement derart vorgespannt, dass es in seiner Längsrichtung eine relative Dehnung aufweist. Diese Dehnung ist bevorzugt in einem Bereich > 20% der Streckgrenze, oder auch der 0,2% Dehngrenze (welche meist verwendet wird, wenn die Streckgrenze nicht eindeutig bestimmbar ist). Vorzugsweise liegt die relative Dehnung < 90% der Streckgrenze und besonders bevorzugt < 70% der Streckgrenze des Materials des wenigstens einen Spannelements. Dadurch wirkt das wenigstens eine Spannelement wie eine starke Feder und hält auch insbesondere bei vibrationsbedingten Veränderungen einen hohen Anpressdruck aufrecht, so dass eine stabile Verbindung über lange Zeit zwischen dem wenigstens einen Bauteil und dem Aluminium-Strebenprofil gewährleistet ist.In order to ensure a vibration-resistant connection, the clamping element is pre-tensioned in such a way that it has a relative elongation in its longitudinal direction. This elongation is preferably in a range > 20% of the yield point, or also the 0.2% yield point (which is usually used when the yield point cannot be clearly determined). Preferably, the relative elongation is < 90% of the yield point and particularly preferably < 70% of the yield point of the material of the at least one clamping element. As a result, the at least one clamping element acts like a strong spring and holds particularly in the event of vibration-related Changes maintain a high contact pressure so that a stable connection is guaranteed over a long period of time between at least one component and the aluminum strut profile.

Nachfolgend soll ein einfaches Dimensionierungsbeispiel an einem Aluminium-Strebenprofil mit einer Kantenlänge von 45 × 45 mm, einer Länge von 1 m und einem innen liegenden Stahlstab mit 10 mm Durchmesser gezeigt werden. Der Stahlstab bestehe aus einem einfachen Stahl mit einem Elastizitätsmodul von 210 Gpa. Die Streckgrenze des Stahls sei 275 Mpa. Daraus ergibt sich eine relative Dehnung an der Streckgrenze von 275 Mpa / 210 Gpa = 1,3 × 10-3, entsprechend 1,3 mm bei einer Stablänge von 1 m. Eine Dehnung bis zu 70% der Streckgrenze entspricht 0,9 mm. Bei der Montage wird die Verbindung beispielsweise über eine aufgeschraubte Mutter derart angezogen, dass sich der Stab um 0,9 mm dehnt. Gleichzeitig wird sich das Aluminiumprofil mit einem Elastizitätsmodul von 70 Gpa und einer Querschnittsfläche von 750 mm2 um ca. 0,3 mm verkürzen.The following is a simple dimensioning example for an aluminum strut profile with an edge length of 45 × 45 mm, a length of 1 m and an internal steel rod with a diameter of 10 mm. The steel rod consists of a simple steel with an elastic modulus of 210 Gpa. The yield strength of the steel is 275 Mpa. This results in a relative elongation at the yield strength of 275 Mpa / 210 Gpa = 1.3 × 10-3, corresponding to 1.3 mm for a rod length of 1 m. An elongation of up to 70% of the yield strength corresponds to 0.9 mm. During assembly, the connection is tightened using a screwed-on nut, for example, so that the rod stretches by 0.9 mm. At the same time, the aluminum profile with an elastic modulus of 70 Gpa and a cross-sectional area of 750 mm 2 will shorten by approx. 0.3 mm.

Das Spannelement kann beispielsweise eine Gewindestange sein, so dass an deren Enden auf einfache Weise Muttern aufgeschraubt werden können, welche dann wenigstens ein weiteres Bauteil an das Aluminium-Strebenprofil spannen. Ebenso könnte auch ein Stahlstab oder ein Stahlrohr mit einem Gewinde verwendet werden. Alternativ wäre auch ein Stab oder ein Rohr mit zumindest einer Endplatte an einer Seite und einem Gewinde an der anderen Seite oder auch jede weitere Konstruktion denkbar, die eine Einstellung der Vorspannung ermöglicht.The clamping element can be a threaded rod, for example, so that nuts can be easily screwed onto its ends, which then clamp at least one other component to the aluminum strut profile. A steel rod or a steel tube with a thread could also be used. Alternatively, a rod or a tube with at least one end plate on one side and a thread on the other side or any other construction that allows the preload to be adjusted would also be conceivable.

Das Aluminium-Strebenprofil sollte von der Querschnittsfläche so dimensioniert werden, dass es eine geringere Stauchung erfährt als die Dehnung des Spannelements ist. Hierzu muss unter Berücksichtigung des Elastizitätsmoduls des Materials (Aluminium) die Querschnittsfläche des Aluminiumprofils entsprechend hoch gewählt werden. Das Elastizitätsmodul von Aluminium ist typischerweise ca. 30% des Elastizitätsmoduls von Stahl. Daher sollte die Querschnittsfläche des Aluminium-Strebenprofil mindestens um den Faktor 3 größer sein als die Querschnittsfläche des Spannelements, falls hier Stahl eingesetzt werden soll. Selbstverständlich können auch andere Materialien für das Spannelement eingesetzt werden. Derartige Materialien sind beispielsweise Titanlegierungen, Messinglegierungen und andere.The cross-sectional area of the aluminium strut profile should be dimensioned in such a way that it experiences less compression than the expansion of the clamping element. To do this, the cross-sectional area of the aluminium profile must be adjusted accordingly, taking into account the elastic modulus of the material (aluminium). high. The elastic modulus of aluminum is typically about 30% of the elastic modulus of steel. Therefore, the cross-sectional area of the aluminum strut profile should be at least a factor of 3 larger than the cross-sectional area of the clamping element if steel is to be used here. Of course, other materials can also be used for the clamping element. Such materials include titanium alloys, brass alloys and others.

Eine Trägerkonstruktion umfasst wenigstens ein Spannelement. Sie kann aber auch eine höhere Anzahl von Spannelementen umfassen. Dies können beispielsweise zwei, drei oder vier Spannelemente sein, welche alle bevorzugt in Hohlräumen des Aluminium-Strebenprofil angeordnet sind. Bevorzugt sind die Spannelemente symmetrisch angeordnet. Besonders günstig ist es, wenn jedes Spannelement in einem eigenen Hohlraum angeordnet ist.A support structure comprises at least one clamping element. However, it can also comprise a larger number of clamping elements. These can be, for example, two, three or four clamping elements, all of which are preferably arranged in hollow spaces in the aluminum strut profile. The clamping elements are preferably arranged symmetrically. It is particularly advantageous if each clamping element is arranged in its own hollow space.

Ein Maschinengestell umfasst wenigstens eine Trägerkonstruktion wie oben beschrieben. Es können auch mehrere derartige Trägerkonstruktionen miteinander zu einem Maschinengestell verbunden sein.A machine frame comprises at least one support structure as described above. Several such support structures can also be connected to one another to form a machine frame.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.

Figur 1
zeigt eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels.
Figur 2
zeigt eine teilgeschnittene Ansicht des Ausführungsbeispiels.
Figur 3
zeigt eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels.
Figur 4
zeigt eine weitere geschnittene Ansicht des Ausführungsbeispiels.
Figuren 5 -9
zeigen verschiedene Ausführungsform im Schnitt.
Figur 10
zeigt eine schematische Anordnung.
Figur 11
zeigt ein Maschinengestell.
The invention is described below without limiting the general inventive concept by means of exemplary embodiments with reference to the drawings.
Figure 1
shows a spatial view of an embodiment.
Figure 2
shows a partially sectioned view of the embodiment.
Figure 3
shows a side view of the embodiment.
Figure 4
shows another sectional view of the embodiment.
Figures 5 -9
show different embodiments in cross-section.
Figure 10
shows a schematic arrangement.
Figure 11
shows a machine frame.

In der Figur 1 ist eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Trägerkonstruktion 100 dargestellt. Diese umfasst ein erstes Aluminium-Strebenprofil 110 sowie ein zweites Aluminium-Strebenprofil 120 und ein drittes Aluminium-Strebenprofil 130, wobei das zweite Aluminium-Strebenprofil 120 und das dritte Aluminium-Strebenprofil 130 die weiteren Bauteile darstellen, welche an das erste Aluminium-Strebenprofil 110 gespannt werden. Die Aluminiumprofile, welche hier gezeigt sind, sind typische Aluminiumprofile mit einem Querschnitt von 40 x 40 mm und einem innen liegenden zentralen Hohlraum, welcher zentral angeordnet ist. Zudem haben diese Profile weitere äußere Hohlräume. Das Spannelement ist hier eine Gewindestange 140, welche mit Muttern 150, 160 auf beiden Seiten durch die zweiten und dritten Strebenprofile befestigt ist. Weiterhin sind noch Beilagscheiben 152, 162 vorgesehen.In the Figure 1 a spatial view of an embodiment of a support structure 100 is shown. This comprises a first aluminum strut profile 110 as well as a second aluminum strut profile 120 and a third aluminum strut profile 130, wherein the second aluminum strut profile 120 and the third aluminum strut profile 130 represent the further components which are clamped to the first aluminum strut profile 110. The aluminum profiles shown here are typical aluminum profiles with a cross section of 40 x 40 mm and an internal central cavity which is arranged centrally. In addition, these profiles have further external cavities. The clamping element here is a threaded rod 140 which is fastened with nuts 150, 160 on both sides through the second and third strut profiles. Washers 152, 162 are also provided.

Die Figur 2 zeigt eine Frontansicht des vorherigen Ausführungsbeispiels. Hierbei ist das erste Aluminium-Strebenprofil 110 durch seine Mitte geschnitten und das dritte Aluminium-Strebenprofil 130 ist durch die gleiche Ebene geschnitten dargestellt. Hier ist die Befestigung mit der Mutter 160 auf der Gewindestange 140 gut zu erkennen. Die Gewindestange 140 geht durch eine Bohrung im Aluminium-Strebenprofil 130. Aussparungen 122, 132 an der Außenseite der Aluminium-Strebenprofile 120 und 130 ermöglichen die Aufnahme der Mutter und das Einführen eines Werkzeugs zum Festziehen der Mutter.The Figure 2 shows a front view of the previous embodiment. Here, the first aluminum strut profile 110 is cut through its center and the third aluminum strut profile 130 is shown cut through the same plane. Here, the fastening with the nut 160 on the threaded rod 140 can be clearly seen. The threaded rod 140 goes through a hole in the aluminum strut profile 130. Recesses 122, 132 on the outside of the aluminum strut profiles 120 and 130 allow the nut to be accommodated and a tool to be inserted to tighten the nut.

Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels auf das zweite Aluminium-Strebenprofil 120. Hier ist auch die Mutter 150 auf der Gewindestange 140 innerhalb der Aussparung 122 zu erkennen.The Figure 3 shows a side view of the embodiment of the second aluminum strut profile 120. Here, the nut 150 on the threaded rod 140 within the recess 122 can also be seen.

Die Figur 4 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung durch das erste Aluminium-Strebenprofil 110. Hier ist die Gewindestange 140, im Inneren des zentralen Hohlraums 112 angeordnet.The Figure 4 shows a longitudinal section through the first aluminum strut profile 110. Here, the threaded rod 140 is arranged inside the central cavity 112.

Die Figur 5 zeigt eine besonders einfache Ausführungsform 210 mit einem einfachen quadratischen Aluminium-Strebenprofil. Hier ist ein zentrales Spannelement 219, welches ein Stab oder eine Gewindestange sein kann, in einem zentralen Hohlraum 212 angeordnet. Äußere Hohlräume 214 beziehungsweise Nuten 216 in dem Profilkörper 211 könnten ebenso zur Anordnung eines Spannelements dienen.The Figure 5 shows a particularly simple embodiment 210 with a simple square aluminum strut profile. Here, a central clamping element 219, which can be a rod or a threaded rod, is arranged in a central cavity 212. External cavities 214 or grooves 216 in the profile body 211 could also serve to arrange a clamping element.

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform 220 eines anderen Aluminium-Strebenprofils. Hier ist beispielhaft ein Profil mit den Dimensionen 45 x 90 mm angegeben. Es weist zwei innere Hohlräume 222 und einen zentralen Hohlraum 223 auf. Jeder dieser Hohlräume ist geeignet zur Anordnung eines Spannelements. Figure 6 shows a further embodiment 220 of another aluminum strut profile. Here, a profile with dimensions of 45 x 90 mm is given as an example. It has two inner cavities 222 and a central cavity 223. Each of these cavities is suitable for arranging a clamping element.

Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform 230 eines Aluminium-Strebenprofils. Hier ist in dem zentralen Hohlraum 223 ein Spannelement 229 in Form eines Rohres angeordnet.The Figure 7 shows a further embodiment 230 of an aluminum strut profile. Here, a clamping element 229 in the form of a tube is arranged in the central cavity 223.

Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform 240 eines massiven Aluminium-Strebenprofils mit einer Kantenlänge von 100 x 100 mm. Hier ist in einem zentralen Hohlraum 243 ein zentrales Spannelement 249 angeordnet. Figure 8 shows a further embodiment 240 of a solid aluminum strut profile with an edge length of 100 x 100 mm. Here, a central clamping element 249 is arranged in a central cavity 243.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform 250 des zuvor gezeigten Strebenprofils, wobei nun innere Spannelemente 248 in den äußeren Hohlräumen 244 angeordnet sind. Figure 9 shows a further embodiment 250 of the previously shown strut profile, wherein inner clamping elements 248 are now arranged in the outer cavities 244.

Figur 10 zeigt eine schematische Anordnung 300 zur Darstellung der Funktionsweise. Das Aluminium-Strebenprofil 310 hat eine Länge 350. An den Enden des Aluminium-Strebenprofils sind Endstücke 320, 330 angeordnet. Mit diesen verspannt ist ein Spannelement 340, welches beispielsweise ein Zugstab aus Stahl ist und welches an seinen Enden mittels zweier Muttern 322, 332 gehalten wird. Figure 10 shows a schematic arrangement 300 to illustrate the functionality. The aluminum strut profile 310 has a length of 350. End pieces 320, 330 are arranged at the ends of the aluminum strut profile. A tensioning element 340, which is, for example, a tension rod made of steel and which is held at its ends by means of two nuts 322, 332, is clamped to these.

Figur 11 zeigt ein beispielhaftes Maschinengestell 400. Es umfasst eine erste Trägerkonstruktion 410 aus vier miteinander verbundenen Aluminium-Strebenprofilen 411, 412, 413, 414. Hier könnten beispielsweise die beiden Aluminium-Strebenprofile 411 und 413 dem ersten Aluminium-Strebenprofil entsprechen, während die Aluminium-Strebenprofile 412 und 414 sowie die optionalen senkrechten Aluminium-Strebenprofile 431, 432, 433 und 434 den weiteren Bauteilen entsprechen. Zusätzlich ist eine zweite optionale Trägerkonstruktion 420 aus vier miteinander verbundenen Aluminium-Strebenprofilen 421, 422, 423, 424 dargestellt. Grundsätzlich sind Anordnungen mit mehreren unterschiedlichen Trägerkonstruktionen möglich, beispielsweise in mehreren Ebenen übereinander. Figure 11 shows an example machine frame 400. It comprises a first support structure 410 made of four interconnected aluminum strut profiles 411, 412, 413, 414. Here, for example, the two aluminum strut profiles 411 and 413 could correspond to the first aluminum strut profile, while the aluminum strut profiles 412 and 414 and the optional vertical aluminum strut profiles 431, 432, 433 and 434 correspond to the other components. In addition, a second optional support structure 420 made of four interconnected aluminum strut profiles 421, 422, 423, 424 is shown. In principle, arrangements with several different support structures are possible, for example in several levels one above the other.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
TrägerkonstruktionSupport structure
110, 120, 130110, 120, 130
Aluminium-StrebenprofileAluminium strut profiles
112112
Zentraler HohlraumCentral cavity
122, 132122, 132
AussparungRecess
140140
Spannelement (Gewindestange)Clamping element (threaded rod)
150, 160150, 160
MutterMother
152, 162152, 162
BeilagscheibeWasher
210210
Erste Ausführungsform eines Aluminium-StrebenprofilsFirst embodiment of an aluminium strut profile
211211
ProfilkörperProfile body
212212
Zentraler HohlraumCentral cavity
214214
Äußere HohlräumeExternal cavities
216216
NutenGrooves
219219
Zentrales SpannelementCentral clamping element
220, 230220, 230
Zweite Ausführungsform eines Aluminium-StrebenprofilsSecond embodiment of an aluminium strut profile
221221
ProfilkörperProfile body
222222
Innere HohlräumeInternal cavities
223223
Zentraler HohlraumCentral cavity
224224
Äußere HohlräumeExternal cavities
226226
NutenGrooves
228228
Zentrales SpannelementCentral clamping element
229229
Innere SpannelementeInternal clamping elements
240, 250240, 250
Dritte Ausführungsform eines Aluminium-StrebenprofilsThird embodiment of an aluminium strut profile
241241
ProfilkörperProfile body
243243
Zentraler HohlraumCentral cavity
244244
Äußere HohlräumeExternal cavities
246246
NutenGrooves
248248
Innere SpannelementeInternal clamping elements
249249
Zentrales SpannelementCentral clamping element
300300
Schematische AnordnungSchematic arrangement
310310
Aluminium-StrebenprofilAluminium strut profile
320, 330320, 330
EndstückeEnd pieces
322, 332322, 332
MutterMother
340340
Zugstab aus StahlTension rod made of steel
350350
Länge des Aluminium-StrebenprofilsLength of the aluminium strut profile
400400
MaschinengestellMachine frame
410410
Erste TrägerkonstruktionFirst support structure
411, 412, 413, 414411, 412, 413, 414
Aluminium-StrebenprofileAluminium strut profiles
420420
Zweite TrägerkonstruktionSecond support structure
421, 422, 423, 424421, 422, 423, 424
Aluminium-StrebenprofileAluminium strut profiles
431, 432, 433, 434431, 432, 433, 434
Senkrechte Aluminium-StrebenprofileVertical aluminium strut profiles

Claims (14)

Trägerkonstruktion (100) umfassend ein Aluminium-Strebenprofil (110) sowie wenigstens ein weiteres Bauteil (120, 130), wobei das Aluminium-Strebenprofil (110) eine erste Länge (350) aufweist, und wenigstens einem Hohlraum (112) umfasst, der sich über die erste Länge (350) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Bauteil (120, 130) mittels wenigstens einem Spannelement (140) mit dem Aluminium-Strebenprofil (110) verspannt ist, wobei sich das wenigstens eine Spannelement (140) innerhalb des wenigstens einen Hohlraums wenigstens über die erste Länge erstreckt, wobei das wenigstens eine Spannelement (140) auf das Aluminium-Strebenprofil (110) in Richtung der ersten Länge (350) eine Druckkraft ausübt. Support structure (100) comprising an aluminium strut profile (110) and at least one further component (120, 130), wherein the aluminum strut profile (110) has a first length (350) and comprises at least one cavity (112) extending over the first length (350), characterized in that the at least one further component (120, 130) is clamped to the aluminum strut profile (110) by means of at least one clamping element (140), wherein the at least one clamping element (140) extends within the at least one cavity at least over the first length, wherein the at least one clamping element (140) exerts a compressive force on the aluminum strut profile (110) in the direction of the first length (350). Trägerkonstruktion nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aluminium-Strebenprofil ein Extrusionsprofil ist.Support structure according to claim 1,
characterized in that
the aluminum strut profile is an extrusion profile. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine weitere Bauteil (120, 130) wenigstens ein weiteres Aluminium-Strebenprofil umfasst.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one further component (120, 130) comprises at least one further aluminium strut profile. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Spannelement (140) Stahl umfasst.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one clamping element (140) comprises steel. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Spannelement (140) ein Stab, eine Gewindestange oder ein Rohr umfasst.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one clamping element (140) comprises a rod, a threaded rod or a tube. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Spannelement (140) an wenigstens einem Ende wenigstens ein Gewinde hat, auf welche eine Mutter aufgeschraubt ist.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one clamping element (140) has at least one thread on at least one end, onto which a nut is screwed. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Spannelement (140) in seiner Längsrichtung eine erste relative Dehnung aufweist und das Aluminium-Strebenprofil (110) in seiner Längsrichtung eine erste relative Stauchung aufweist, wobei die erste relative Dehnung größer ist als die erste relative Stauchung.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one tensioning element (140) has a first relative elongation in its longitudinal direction and the aluminum strut profile (110) has a first relative compression in its longitudinal direction, wherein the first relative elongation is greater than the first relative compression. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Spannelement (140) in seiner Längsrichtung eine erste relative Dehnung aufweist, die im Bereich der elastischen Verformung liegt.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one tensioning element (140) has a first relative elongation in its longitudinal direction which lies in the range of elastic deformation. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Spannelement (140) in seiner Längsrichtung eine erste relative Dehnung aufweist, die im Bereich von >20% und vorzugsweise <90% der Streckgrenze oder der 0,2-%-Dehngrenze des Materials des wenigstens einen Spannelements (140) liegt.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the at least one clamping element (140) has a first relative elongation which is in the range of >20% and preferably <90% of the yield strength or the 0.2% yield strength of the material of the at least one clamping element (140). Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aluminium-Strebenprofil (110) eine Querschnittsfläche aufweist, die wenigstens um den Faktor 3 größer ist als die Querschnittsfläche des wenigstens einen Spannelements.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the aluminum strut profile (110) has a cross-sectional area which is at least a factor of 3 larger than the cross-sectional area of the at least one clamping element. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckkraft größer als 1kN und bevorzugt größer als 10kN ist.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the compressive force is greater than 1kN and preferably greater than 10kN. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trägerkonstruktion wahlweise ein, zwei, drei oder vier Spannelemente umfasst.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
the support structure optionally comprises one, two, three or four clamping elements. Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Spannelement sich innerhalb eines eigenen Hohlraums erstreckt.Support structure according to at least one of the preceding claims,
characterized in that
each clamping element extends within its own cavity. Maschinengestell umfassend wenigstens eine Trägerkonstruktion nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.Machine frame comprising at least one support structure according to at least one of the preceding claims.
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