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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zum
Befestigen eines Bauteiles, insbesondere eines solchen mit plattenförmiger Ausdehnung,
an Profilschienen mit einem innerhalb der Profilschiene angeordneten
Halteelement, über
welches das Bauteil mit der Profilschiene verbunden ist.
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Bei
der Herstellung von Gehäuseteilen,
der Verlegung von Versorgungsleitungen oder aber auch der Montage
von Verblendungselementen wird aus Kosten- und Qualitätsgründen eine
sichere, preiswerte und zudem qualitativ hochwertige Verbindungstechnik
benötigt.
Insbesondere bei Bauteilen mit einer plattenförmigen Ausdehnung, wie beispielsweise
dünnwandigen
Stahlblechen, ist dies der Fall. Werden solche Bleche beispielsweise
zur Verblendung von Vorrichtungen verwendet, d. h. sie sind Bestandteil
der von außen
sichtbaren Oberfläche
einer Vorrichtung, die das Design der Vorrichtung maßgeblich
mit beeinflußt,
fallen bereits kleinste Abweichungen an der Oberfläche negativ
auf und stören
den optischen Gesamteindruck der Vorrichtung. Ganz besonders stark
tritt dieser Effekt beispielsweise bei Verkleidungen mit hoch glänzenden
dünnen
Edelstahlblechen auf, die zudem noch unter Lichteinfall stehen und
Reflektionsflächen
bilden. Ein Grund für derart
negative Beeinflussungen der Oberfläche liegt in lokal begrenzten
mit sich schnell verändernden Biegeradien
einhergehenden Formverläufen,
welche häufig
durch darunterliegende unzureichende Befestigungsvorrichtungen erzeugt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen,
die ein Bauteil sicher an einer Profilschiene befestigt und gleichzeitig einen
gleichmäßigen Formverlauf
des Bauteils sicherstellt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß am
Haltemittel ein Toleranzausgleich vorgesehen ist, der bei verschiedenen
Stellungen des Haltemittels in der Profilschiene eine sichere Rückhaltung
gewährleistet.
Der Toleranzausgleich ist besonders vorteilhaft bei ebenen Blechen,
die eine gleichmäßige Reflexion
haben sollen. Durch den Toleranzausgleich kann aber beispielsweise
auch ein gebogenes Blech an einer ebenfalls gebogenen Profilschiene
befestigt werden. Gleichzeitig wird dem Blech auch beim Auftreten
von Toleranzen die Möglichkeit
gegeben, seiner Krümmungslinie
unter Beibehaltung eines gleichmäßigen krümmungsstetigen Verlaufs
zu folgen. Liegt beispielsweise eine der Befestigungsstellen nicht
auf der Sollposition, so wird durch den Toleranzausgleich verhindert,
daß das Blech
durch das Halteelement in eine ebenfalls fehlerhafte Lage gezwungen
wird. Andernfalls würden insbesondere
bei dünneren
Blechen an der Oberfläche
gut sichtbare Dellen oder Beulen entstehen. Durch die Erfindung
werden lokal auftretende Abweichungen von der Sollposition ausgeglichen.
Ist ein Toleranzausgleich darüber
hinaus an mehreren benachbarten Befestigungsstellen vorgesehen,
so kann das zu befestigende Bauteil zudem eine mittlere Verbindungskurve
zwischen diesen Befestigungspunkten einnehmen, die besonders gleichmäßig verläuft. Je
größer der
durch die einzelnen Befestigungspunkte ausgleichbare Toleranzbereich
ist, desto besser ist auch die Gleichmäßigkeit der ausgemittelten
Kurve.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, daß an
den Bauteilen wenigstens ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, welches
das Halteelement mit dem Bauteil verbindet und mittels dem die Relativlage
zwischen Bauteil und Halteelement einstellbar ist. Durch die beschriebene
Anordnung ist neben der bereits erwähnten Anordnung eines Toleranzausglei ches
zwischen dem Haltemittel und der Profilschiene ein weiteres Mittel
vorgesehen, über das
die Lage des Toleranzausgleichs relativ zum Bauteil veränderbar
ist. Die Einstellung der Relativlage zwischen dem Halteelement und
dem Toleranzausgleich einerseits und dem Bauteil andererseits bietet
bei der Montage zusätzliche
Einstellmöglichkeiten,
welche den Einsatz der vorliegenden Erfindung in der Praxis besonders
erleichtert.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich bei der Anwendung der Erfindung
erwiesen, daß ein
Toleranzausgleich vorwiegend in Normalenrichtung der Oberfläche des
zu befestigenden Bauteilabschnitts vorgesehen ist. Besonders bei
den bereits zuvor beschriebenen Sichtflächen machen sich lokale Vertiefungen
oder Erhöhungen
besonders störend
bemerkbar. Da aber selbst bei relativ dünnwandigen Bauteilen in der
Regel eine ausreichende seitliche Abstützung gegeben ist, treten diese
Lageänderungen hauptsächlich in
normalen Richtungen zur jeweiligen Oberfläche auf. Ein Toleranzausgleich
hauptsächlich in
dieser Richtung ist damit besonders effektiv.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
besteht das Haltemittel zumindest teilweise aus einem elastischen
Werkstoff. Dabei wird die federnde Wirkung des elastischen Werkstoffes
ausgenutzt, um den gewünschten
Toleranzausgleich zu erzeugen. Durch eine geeignete Wahl der Geometrie
sowie der Elastizität
des Werkstoffes können
je nach Bedarf unterschiedlich große Toleranzen ausgeglichen
werden.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der elastische
Werkstoff ein Polyurethan ist. Dieser Werkstoff weist bei gleichzeitiger
hoher Belastbarkeit eine gute Elastizität auf, ist preiswert in der
Beschaffung und zudem gut verarbeitungsfähig. Darüber hinaus steht Polyurethan
in zahlreichen Ausführungsarten
zur Verfügung,
die eine sehr gute Anpassung des verwendeten Werkstoffs an die jeweiligen
Anforderungen erlaubt.
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Als
bevorzugte Ausführungsform
für das
Verbindungsmittel hat es sich bewährt, wenn das Verbindungsmittel
aus einem Gewindebolzenabschnitt und einem zugehörigen Innengewinde besteht.
Die so erzeugte Schraubverbindung kann besonders leicht durch Drehen
verändert
werden, wodurch die Relativlage zwischen dem Bauteil und dem Halteelement einstellbar
ist. Dabei kann wahlweise der Gewindebolzenabschnitt am Bauteil
oder am Haltemittel angeordnet sein.
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Eine
ganz besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht dazu vor, daß das Verbindungsmittel mittels
eines Hubzündungsverfahren an
dem zu befestigenden Bauteil angeschweißt ist. Das Hubzündungsverfahren
stellt eines von zahlreichen anwendbaren Schweißverfahren dar. Speziell dieses
Verfahren hat jedoch den Vorteil, daß beispielsweise der aus Metall
bestehende Gewindebolzenabschnitt an einer nicht sichtbaren Seite
des Bauteiles befestigbar ist, ohne daß an der gegenüberliegenden
Sichtfläche
sichtbare Veränderungen
entstehen.
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Für den Innengewindeabschnitt
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Schraubenmutter dazu
angeordnet ist. Schraubenmuttern sind als preiswerte Zukaufteile
in vielen genormten Gewindegrößen verfügbar. Zudem
können
die in der Regel metallischen Schraubenmuttern zur Befestigung leicht
an ebenfalls metallische Abschnitte des Halteelements angeschweißt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, den Innengewindeabschnitt beispielsweise
in Form der Schraubenmutter, im Halteabschnitt zu integrieren. Dies
kann insbesondere durch Einstecken und/oder Eingießen bzw.
Einschweißen
erfolgen.
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Neben
der zuvor beschriebenen Schweißverbindung
zwischen zwei metallischen Abschnitten kann der Innengewindeabschnitt
aber auch im elastischen Bereich des Halteelements, beispielsweise
innerhalb eines Polyurethanabschnitts, angeordnet sein. Sieht man
beispielsweise an einem Halteelement eine ausreichend große taschenförmige Öffnung vor,
so kann die Schrau benmutter dort hinein gesteckt werden. Wird besonderer
Wert auf die Sicherung der Mutter gegen Verlieren gelegt, so besteht
die Möglichkeit,
diese in das Halteelement einzugießen. Insbesondere der vorgeschlagene
Polyurethanwerkstoff ist hierzu geeignet.
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Für die Herstellung
des Halteelements hat es sich bewährt, wenn das Halteelement
ein Abschnitt eines Profilformstücks
mit angepaßter
Länge ist.
Die Länge
des Abschnitts ist dabei in Abhängigkeit
von der gewählten
Profilform und den aufzubringenden Lasten anzupassen. Die beschriebenen
Profilformen können
beispielsweise als Extruderprofile preiswert und mit nahezu beliebigen
Geometrien hergestellt werden. Ein wirtschaftliches Arbeiten ist
besonders dann möglich,
wenn das Profil in großen
Längen
vorgefertigt und anschließend
auf die jeweils benötigte Länge zugeschnitten
wird.
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Als
vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn der Zuschnitt mittels
Wasserstrahlverfahren erfolgt. Das Wasserstrahlverfahren liefert
nämlich
besonders schnelle und exakte Schnittergebnisse.
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Schließlich ist
die Montage bei einer Ausführungsform
der Erfindung ganz besonders einfach, wenn eine Rastverbindung zwischen
dem Halteelement und der Profilschiene vorgesehen ist.
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Weitere
Vorteile der Erfindung sind im Zusammenhang mit den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung;
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2 eine
Schrägansicht
auf die Befestigungsvorrichtung nach 1 in einer
Explosionsdarstellung;
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3 eine
Seitenansicht auf ein Profil eines Halteelements;
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4 eine
Schrägansicht
auf ein Halteelement mit Schraubenmutter;
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5 eine
Schrägansicht
auf ein Bauteil mit Gewindebolzen;
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6 eine
Schrägansicht
auf ein Bauteil mit vormontiertem Halteelement.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 in
einer seitlichen Ansicht dargestellt. An einer Profilschiene 2 ist
ein Bauteil in Form eines Blechs 3 befestigt. Die Verbindung
zwischen dem Blech 3 und der Profilschiene 2 wird über ein Halteelement 4 hergestellt.
Hierzu weist die Profilschiene 2 eine Nut 5 auf,
in welche das Halteelement 4 hineinragt. Um das Halteelement 4 sicher
halten zu können,
weist die Nut 5 an ihrer Oberseite rechts und links Stege 6 auf,
an denen hinterschnittig jeweils ein Absatz 7 des Halteelements 4 zur
Anlage kommt. Innerhalb des Halteelements 4 ist zudem eine
Schraubenmutter 8 angeordnet, die zur Befestigung des Halteelements 4 am
Blech 3 dient.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 aus 1 nochmals
in einer Explosionszeichnung von schräg oben gezeigt. Die Profilschiene 2 ist
nur ausschnittsweise dargestellt und ihr weiterer Verlauf mit unterbrochenen
Linien angedeutet. Das Halteelement 4 weist eine Aufnahme 9 auf,
in welche die Schraubenmutter 8 entlang der Linie 10 eingesteckt
wird. Zur Befestigung des Halteelements 4 am Blech 3 ist
ein Bolzen 11 mit dem Blech 3 verbunden. Die Verbindung
des Bolzens 11 mit dem Blech 3 kann beispielsweise
durch Verschraubung erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den
Bolzen 11 mit dem Blech 3 zu verkleben. Bei der
Verarbeitung von Stahlblechen hat es sich insbesondere vorteilhaft
erwiesen, den Bolzen 11 mittels eines Schweißverfahrens
am Blech 3 anzubringen. Hierbei hat sich vor allem das
Hubzündungsverfahren
bewährt,
da dieses die gegenüberliegende
Seite des Blechs 3, d.h. die sichtbare Fläche, völlig oder nahe zu
unverändert
beläßt. Ist
der Bolzen 11 nun am Blech 3 befestigt, so kann
das Halteelement 4 samt Schraubenmutter 8 entlang
der Linie 12 auf dem Bolzen 11 befestigt werden.
Da das Halteelement 4 mit der Schraubenmutter 8 bereits über einen
Innengewindeabschnitt verfügt,
ist es besonders vorteilhaft, den Bolzen 11 mit einem entsprechenden
Außengewinde
zu versehen. Die Befestigung des Halteelements 4 kann dann
durch einfaches Aufschrauben auf den Bolzen 11 erfolgen.
Neben der bloßen
Befestigung des Halteelements 4 auf dem Bolzen 11 und damit
gleichzeitig am Blech 3, kann über das Gewinde auch ein gewünschter
Längenabstand
zwischen dem Halteelement 4 und dem Blech 3 voreingestellt werden.
Stehen nun Halteelement 4 und Blech 3 mit definiertem
Abstand in fester Verbindung, so muß das Halteelement 4 zur
sicheren Befestigung nur noch in die Nut 5 eingesteckt
werden. Hierbei greifen dann die Absätze 7 des Halteelements 4 in
der oben bereits beschriebenen Weise hinter die Stege 6 der Profilschiene 2 und
sorgen für
einen sicheren Halt.
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Das
Einsetzen des Halteelements 4 kann aber auch in einer anderen
Weise erfolgen. Es ist nämlich
möglich,
das Halteelement 4 seitlich in die Profilschiene 2 einzusetzen
und es bis in den gewünschten
Bereich zu bewegen. Beide Einsetzverfahren unterscheiden sich insbesondere
im Hinblick auf die vom Halteelement 4 durchzuführende Verformung.
Während
beim Einstecken von vorne das Halteelement 4 eine relativ
große
Verformung ausführen muß, ist dies
beim seitlichen Einsetzen nicht der Fall. Aus dem Stand der Technik
ist das seitliche Einsetzen bereits bekannt und wird mit starren
Körpern,
wie beispielsweise Nutsteinen, angewandt. Um aber den erfindungsgemäßen und
erforderlichen Toleranzausgleich zu gewährleisten, muß das Halteelement 4 elastische
Verformungen ausführen
können.
Wird das Halteelement 4 nun so gestaltet, daß es elastische
Verformungen ausführen
kann, die groß genug sind,
um ein Einsetzen von vorne in die Profilschiene 2 zu erlauben,
so kann die Montage in der beschriebenen Weise erfolgen.
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Sind
die elastischen Verformungen des Halteelements 4 allerdings
nur groß genug,
um den erforderlichen Toleranzausgleich zu bewerkstelligen, nicht
aber, um ein Einsetzen von vorne in die Profilschiene 2 vorzunehmen,
so bietet es sich an, das Halteelement seitlich in die Profilschiene 2 einzusetzen.
In diesem Fall ist es dann von Vorteil, anstatt der gewählten Schraubverbindung
zwischen dem Blech 3 und dem Halteelement 4 ein
anderes Verbindungsmittel, beispielsweise eine rastbare Verbindung
vorzusehen. Dies hat den Vorteil, daß das Halteelement 4 unabhängig von
dem zu befestigenden Blech 3 einsetzbar ist und erst danach
mit dem Blech 3 verbunden wird, was die Montage deutlich
erleichtert.
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3 zeigt
ein Profil eines erfindungsgemäßen Halteelements 4 in
einer vergrößerten Seitenansicht.
Das Halteelement 4 kann als Einzelteil oder aber auch als
Endlosprofil gefertigt werden. Hierzu sind alle elastischen Werkstoffe
geeignet, die eine ausreichende Festigkeit aufweisen, wie beispielsweise
Gummiwerkstoffe. Besonders bewährt
haben sich dazu Polyurethane. Bei der Auswahl des Werkstoffs bzw.
der Werkstoffkombination, kann auf eine große Auswahl von Werkstoffen
und Polyurethansorten zurückgegriffen
werden, die unterschiedlichste Eigenschaften beispielsweise hinsichtlich
Alterungs-, Temperatur-, Kälte-,
Hitze- oder Chemikalienbeständigkeit
aufweisen. Bei der Fertigung als Endlosprofil besteht die Möglichkeit,
die Länge
des Halteelements erst bei der Montage durch Zuschnitt individuell
anzupassen. Der Zuschnitt kann wahlweise mit Klingenwerkzeugen aber
auch mit einem Wasserstrahl oder Laser erfolgen, was besondere Vorteile
hinsichtlich der Geschwindigkeit und Qualität des Schnitts mit sich bringt.
Gut zu erkennen sind wiederum die Aufnahme 9 für die Aufnahme
der Schraubenmutter 8 und die rechts und links angeordneten
Absätze 7, welche
hinter die Stege 6 der Profilschiene 2 greifen. An
der rechten und linken Unterseite befinden sich zudem Gleitflächen 12,
welche das Einstecken des Halteelements 4 in die Profilschiene 2 zusätzlich erleichtern.
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Die
Montage der Schraubenmutter 8 im Halteelement 4 ist
in 4 dargestellt. Dazu ist das Halteelement 4 mit
einer Aufnahme 9 ausgestattet. Die Aufnahme 9 ist
so bemessen, daß die
Schraubenmutter 8 einsteckbar ist aber gleichzeitig ein
sicherer Halt in der Aufnahme 9 gewährleistet ist. Der Zusammenbau
erfolgt, indem die Schraubenmutter 8 in Richtung des Pfeils 13 eingesteckt
wird. Wenn das Halteelement 4 im Bereich der Aufnahme 9 aus
einem elastischen Werkstoff besteht, so kann die Aufnahme 9 ein
geringfügiges
Untermaß aufweisen
und dadurch die Schraubenmutter 8 sicher halten. Eine andere
mögliche
Ausführungsform
besteht darin, eine Hinterschneidung an der Aufnahme 9 vorzusehen,
die von der Schraubenmutter 8 beim Einstecken überwunden
wird, indem sich das Halteelement 4 elastisch verformt.
Zur Erleichterung des Zusammenbaus kann die Tiefe der Aufnahme 9 auf
die verwendete Art von Schraubenmuttern 8 abgestimmt werden.
Dies geschieht in der Weise, daß die
Gewindebohrung der Schraubenmutter 8 beim vollständigen Einstecken
in die Aufnahme 9 zentriert zu einer Einstecköffnung 14 zur
Anlage kommt, durch die der Bolzen 11 eingesteckt wird.
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Der
Bolzen 11 ist, wie in 5 dargestellt, mit
dem zu befestigenden Blech 3 verbunden. Hierzu ist eine
Verbindung 15 zwischen beiden Elementen vorgesehen. Als
Verbindung 15 kann beispielsweise eine Verklebung, eine
Verschraubung oder eine Verschweißung dienen, um nur einige
von vielen Möglichkeiten
aufzuzählen.
Als besonders günstig
hat sich eine Verschweißung
mit einem Hubzündungsverfahren
erwiesen, da hierbei die der Schweißstelle gegenüberliegende
sichtbare Oberfläche
des Blechs 3 frei von störenden Veränderungen bleibt. Alternativ sind
aber auch andere Schweißverfahren,
wie beispielsweise Reibschweißungen
einsetzbar. An seinem Außenumfang
weist der Bolzen 11 ein Außengewinde auf, welches komplementär zum dem
in der Schraubenmutter 8 angeordneten Gewinde ausgebildet
ist.
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In 6 ist
schließlich
der Zusammenbau des Halteelements 4 mit dem Blech 3 dargestellt.
Die Linie 16 zeigt die Achse, auf der sowohl der Bolzen 11 als
auch die Schraubenmutter 8 angeordnet sind. Das Halteelement 4 wird
durch eine Einschraubbewegung in Richtung des Pfeils 16 auf
Bolzen 11 aufgeschraubt. Je nach Einschraubtiefe kann ein
gewünschter
Abstand zwischen dem Blech 3 und dem Halteelement 4 bzw.
der Profilschiene 2 voreingestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche möglich. So
kann beispielsweise der Profilquerschnitt und die Profillänge je nach Trägerprofil
und Tragkraft variieren oder zwischen der Profilschiene und dem
Blech zusätzliche
Dämmungsmittel,
wie beispielsweise Klebebänder,
zum Einsatz kommen. Auch muß nicht
eine Mutter 8 verwendet werden. Es kann alternativ hierfür beispielsweise
eine Klemmscheibe zur Anwendung kommen, welche an dem Gewindebolzen 11 befestigt
wird.