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Verbindung für Hohlprofilabschnitte sowie Verriegelungselement und
Verfahren zum Herstellen einer derartigen Verbindung Die Erfindung betrifft in erster
Linie eine Verbindung für Hohlprofilabschnitte, bei der ein Profilquerholm mit mindestens
einem Stirnflächenbereich zug- und druckfest am Umfang eines Profillängsholms befestigt
ist. In zweiter Linie richtet sich die Erfindung auf ein Verriegelungselement für
eine solche Verbindung. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
zum Herstellen einer derartigen Verbindung.
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Hohlprofile als Konstruktionselement haben in der Praxis deshalb
eine starke Verbreitung gefunden, weil sie einen hohen Verformungswiderstand im
Verhältnis zum laufenden Metergewicht besitzen. Es treten aber Schwierigkeiten bzw.
Unzulänglichkeiten dort auf, wo Hohlprofilabschnitte zug- und druckfest miteinander
verbunden werden sollen. Insbesondere die Verbindung von Profillängsholmen mit im
Winkel dazu liegenden Profilquerholmen erfordert zwangsläufig die Anwendung von
Schweißverfahren, Schraub-oder Nietverbindungen. Alle diese Verbindungsarten sind
Jedoch weitestgehend nur von ausgebildeten Fachkräften auszuführen. Sie sind außerdem
personal-, material- und zeitaufwendig, da in der Regel während der Montage zusätzliche
mechanische Bearbeitungen notwendig sind. Dies trifft nicht nur in hohem Maße für
Schraubverbindungen zu, wo neben den Bohrungen auch noch Gewinde geschnitten werden
müssen, auch Schweißverbindungen erfordern vorbereitende
Arbeiten
sowie unbedingt Schweißfachkräfte. Außerdem muß beim Schweißen einer Hohlprofilpaarung
die Auswahl des Materials in relativ engen Grenzen gehalten werden. Schließlich
sind mit einer Schweißverbindung Gefügeveränderungen im Bereich der Schweißung verbunden,
was sich z.B. bei Hohlprofilen aus Aluminium darin auswirkt, daß eine Reduzierung
der Härte eintritt. Dies ist jedoch gerade im Bereich der Schweißung sehr nachteilig,
da sich hier der Ort der größten Momente befindet.
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Auch der zeitliche Aufwand bei der Herstellung von Hohlprofilschweißverbindungen
ist sehr hoch, wenn man bedenkt, wieviel Schweißnähte, beispielsweise zur Herstellung
eines Sicherheitsgeländers mit oberen und unteren Profillängsholmen sowie senkrecht
dazu zwischen ihnen angeordneten, aus Vierkanthohlprofilen bestehenden Querholmen
notwendig sind. Das gleiche Problem tritt auch z.B. bei Palettenrahmen auf, insbesondere
solchen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen für die Nahrungsmittelindustrie.
Aus hygienischen Gründen werden hier möglichst glatte Oberflächen gefordert, die
aber im wesentlichen nur durch Verwendung von Hohlprofilen und durch Schweißverbindungen
dieser Hohlprofile erzielt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zug- und druckfeste
Verbindung für Hohlprofile zu schaffen, die ohne Schweiß-, Schraub- und Nietarbeiten
auskommt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verriegelungselement für eine
solche Verbindung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindung
aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Verbindung für Hohlprofilabschnitte
dadurch gelöst, daß ein mehrteiliges, nut- und federartig miteinander verzahntes,
T-förmiges Verriegelungselement mit seinem Kopfteil formschlüssig im Längsholm einführbar
und festlegbar ist und mit Bezug auf seinen durch eine radial gerichtete oeffnung
des Längsholms nach außen greifenden Schaftteil von einem Endabschnitt des Querholms
umschlossen und mit diesem
durch Eindrücken einer aus seiner umfangsseitigen
Wand ausgesparten Zunge in eine Vertiefung des Schaftteiles kuppelbar ist. Bevorzugt
sind hierbei im Endabschnitt des Querholms zwei Zungen diametral gegenüberliegend
aus der umfangsseitigen Wand ausgespart, wobei zweckmäßigerweise das freie Ende
der Zungen zur Längsmitte des Querholms gerichtet ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß alle zur
Verbindung zählenden Elemente im vorhinein gefertigt bzw. vorbereitet sind, so daß
die eigentliche Montage ohne besondere Hilfsmittel und Bearbeitungsvorgänge durchgeführt
wird.
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Abgesehen von dem Eindrücken der Zungen aus der umfangsseitigen Wand
der Querholme in die Vertiefungen des Schaftteils, das jedoch mit einfachsten Mitteln
durchgeführt werden kann, liegt eine reine Steckverbindung vor. Ohne Nieten, Schrauben
oder Schweißen werden alle Elemente zusammengefügt und zug- und druckfest miteinander
verbunden. Die geometrische Ausbildung des Verriegelungselementes hängt dabei von
der Art des Querschnitts des jeweils verwendeten Hohlprofils ab. Es können sowohl
Vierkant- als auch Rundprofile verwendet werden. Aber auch andere Querschnittsprofile
sind denkbar. Ferner ist der Winkel, in welchem der Querholm auf den Längsholm auftrifft,
im Grunde nebensächlich. In der überwiegenden Mehrzahl der Einsatzfälle wird aber
eine Verbindung derart erfolgen, daß der Querholm annähernd im rechten Winkel auf
den Längsholm auf trifft. Auch kann die Anzahl der Querholme beliebig sein, die
an einem Längsholm befestigt werden sollen. Die radiale Öffnung im Längsholm bzw.
bei mehreren Querholmen die radialen Öffnungen werden im vorhinein ausgestanzt,
desgleichen die Zungen in den Querholmen. Das Verriegelungselement liegt ebenfalls
als fertiger Bauteil vor und wird mit seinem Kopfteil hinsichtlich seiner drei Einzelteile
nacheinander in den Innenraum des Längsholms eingeführt. Durch die nut- und federartige
Verzahnung der drei Einzelteile des Verriegelungselementes ist nach dem Einführen
in den Längsholm eine Relativbewegung dieser Teile ausgeschlossen. Danach wird der
Querholm über den Schaftteil des Verriegelungselementes geschoben, bis ein Stirnflächenbereich
am Umfang
des Längsholms zu liegen kommt. Im Anschluß daran erfolgt
das EindrUcken der umfangsseitigen Zungen des Querholms in die Vertiefungen des
Schaftteils.
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Für die erfindungsgemäße Verbindung werden keinerlei Fachleute benötigt,
wie sie z.B. für Schweißarbeiten unbedingt notwendig sind. Mithin gelangt auch die
hierfür bislang aufgewendete Zeit, das Können eines oder mehrerer Schweißfachleute
und die Einrichtungen für Schweißarbeiten in Fortfall. Der Aufwand wird demzufolge
erheblich gesenkt. Es werden darüber hinaus keine Gefügeveränderungen in den hoch
beanspruchten Verbindungspunkten zwischen den Holmen hervorgerufen. Dadurch erfolgt
auch keine Schwächung dieser Stellen.
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Ein weiterer Vorteil der Verbindung nach der Erfindung ist darin
zu sehen, daß die Längs- und die Querholme aus unterschiedlichen Materialien gebildet
werden können. Es besteht bei Bedarf die Möglichkeit, beliebige Materialkompositionen,
wie z.BQ Aluminium - Stahl, Kunststoff - Stahl usw. ohne Schwierigkeiten durchzuführen,
Dieses wäre bei einer Schweißverbindung völlig ausgeschlossen. Desweiteren liegt
es im Belieben des Benutzers, welches Material für das Verriegelungselement verwendet
wird. Es können mithin in jedem Einsatzfall die hierfür geeignetesten Materialien
benutzt werden.
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Ferner ist es durch die Erfindung von Vorteil, daß bei der Montage
keine spanabhebende Bearbeitung erfolgt. Lediglich bei der Herstellung sind Stanz-
bzw. Preß- oder Schmiedearbeiten notwenig. Da diese aber im vorhinein durchgeführt
werden, können sie auch unabhängig vom Montageort im Zuge einer Mehrfachbearbeitung
zur gleichen Zeit erfolgen. Somit ist eine erhebliche Einsparung an Zeit, Material
und Personal erzielbar.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet
sich ein Verriegelungselement für eine Verbindung von Hohlprofilabschnitten durch
zwei im Querschnitt etwa L-förmige,
mit ihren kurzen, den Kopfteil
bildenden Schenkeln einander abgewandte Außenriegel und einen querschnittsmäßig
annähernd rechteckigen Mittelriegel, der in der Einbaulage mit seitlichen nockenartigen
Vorsprüngen in entsprechende Ausnehmungen der langen Schenkel der Außenriegel eingreift.
Es liegen demzufolge drei einfach ausgebildete, zweckmäßigerweise durch Pressen,
Gießen oder Schmieden hergestellte Teile vor, die ohne besonderes Fachwissen nacheinander
in die Einbaulage eingeführt werden könneun. Eine Fehlanordnung ist praktisch ausgeschlossen,
da ihre Gebrauchslage klar umrissen ist. Die geometrischen Außenabmessungen entsprechen
dabei den Innenabmessungen der jeweils verwendeten Hohlprofile, und zwar mit möglichst
geringem Spiel, so daß eine stramme Sitzpassung erreichbar ist. Nach dem Einführen
des Verriegelungselementes mit seinem Kopfteil in den Längsholm ist dieses über
die nockenartigen Vorsprünge und die entsprechenden Ausnehmungen hinsichtlich seiner
Einzelteile miteinander in Längsrichtung derart verriegelt, daß ein Selbstlösen
ausgeschlossen ist. Aufgrund dessen ist es bei der Montage auch möglich, bei mehreren,
mit einem längeren Längsholm zu verbindenden Querholmen zunächst sämtliche terriegelungselemente
in die entsprechenden radialen Öffnungen des Längsholms einzuführen, um erst anschließend
die Querholme auf die Schaftteile der Verriegelungselemente aufzusetzen. Dies dürfte
insbesondere bei längeren Geländern oder ähnlichen Konstruktionen von besonderem
Vorteil sein, weil hierdurch auch der Einsatz von Personal auf ein Minimum begrenzt
wird.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die
nockenartigen Vorsprünge bzw. die entsprechenden Ausnehmungen im Querschnitt etwa
halbrund bemessen und erstrecken sich im Endbereich des Schaftteils über die gesamte
Tiefe des Mittelriegels bzw. der Außenriegel. Die halbrunde Ausbildung der Nocken
und der Ausnehmungen gewährleistet beim Einführen des Mittelriegels zwischen die
Außenriegel, daß die langen Schenkel der Außenriegel sich zunächst etwas nach außen
biegen, so daß der Mittelriegel ohne Beschädigung und Deformierung eingetrieben
werden kann und in der Gebrauchslage über seine Nocken in die Ausnehmungen
einrastet.
Zu diesem Zweck kennzeichnet sich ein Merkmal der Erfindung dadurch, daß der Mittelriegel
mindestens im Bereich des Kopfteils an beiden Querkanten keilförmig abgeschrägt
ist.
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Ein anderes bevorzugtes Merkmal des Verriegelungselementes besteht
darin, daß mindestens auf einer Stirnseite des Mittelriegels im Bereich zwischen
den kurzen Schenkeln und den nokkenartigen Vorsprüngen eine taschenartige Vertiefung
vorgesehen ist, die zweckmäßigerweise im vertikalen Querschnitt etwa dreieckig ausgebildet
ist. Diese taschenartige Vertiefung dient in der Einbaulage zur Aufnahme der in
den Querholmen ausgesparten Zungen. Sie ist derart angeordnet, daß die- in die.Vertiefungen
eingedrückten Zungen eine sichere Halterung der Querholme am Schaftteil des Verriegelungselementes
gewährleisten. Die Querholme sind mithin in ihren Längsrichtungen zug- und druckfest
mit den Längsholmen verbunden. Eine Querbewegung ist nur im Rahmen des Spieles zwischen
dem Verriegelungselement und den Holmen möglich. Sie ist jedoch auf ein Minimum
begrenzt, damit eine stramme Sitzpassung erzielbar ist.
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Zur Lagesicherung des Verriegelungselementes im Längsholm kennzeichnet
sich ein Merkmal der Erfindung dadurch, daß die freie Länge der kurzen Schenkel
annähernd der Wandstärke der Hohlprofile entspricht. Dieses Maß genügt, um bei Zugbeanspruchungen
an den Längs- oder Querholmen die Einbaulage der Verriegelungselemente und damit
die Verbindung aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig wird hiermit. eine Materialanhäufung
vermieden.
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Erfindungsgemäß entspricht die Stärke der langen Schenkel etwa der
Stärke des Mittelriegels. Diese Ausbildung gewährleistet eine gleichmäßige Stabilität
des Verriegelungselementes.
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Zweckmäßig kann es ferner sein; daß die äußeren Querkanten der langen
Schenkel abgeschrägt sind. Beim Zusammenbau des Verriegelungselementes mit dem Querholm
wird hierdurch ein leichteErEinbau erzielt.
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Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer Verbindung für Hohlprofilabschnitte
unter Verwendung eines Verriegelungselementes kennzeichnet sich dadurch, daß nach
dem Einführen der kurzen, Bestandteil des Kopfteils bildenden Schenkel der Außenriegel
durch die radiale Öffnung in den Innenraum des Längsholms der Mittelriegel zwischen
die langen Schenkel der Außenriegel bis zum Einrasten der seitlichen Nocken in die
ihnen zugeordneten Ausnehmungen eingetrieben, darauf ein Endabschnitt des Querholms
bis zur Anlage seines Stirnflächenbereiches am Umfang des Längsholms über den Schaftteil
geschoben wird und anschließend die im Querholm ausgesparten Zungen in die Vertiefungen
des Mittelriegels eingedrückt werden. Am Montageort liegen einbaufertige Elemente
vor, die im vorhinein entsprechend der geforderten Konstruktion abgeschnitten, ausgestanzt,
geschmiedet, gepreßt oder gegossen sind. Ohne fachmännisches Zutun und ohne besondere
technische Hilfsmittel können dann die verschiedenen Elemente miteinander verbunden
werden. Ein höherer Kraftaufwand ist hierfür nicht erforderlich.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Explosionsdarstellung eine Verbindung
für Hohlprofilabschnitte; Fig. 2 in vergrößerter perspektivischer Darstellung ein
hinsichtlich seiner Einzelteile auseinandergezogenes Verriegelungselement und Fig.
5 einen bereichsweisen vertikalen Längsschnitt durch einen Querholm und ein Verriege
lungse lement.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Längenabschnitt eines Profillängsholms aus
einem quadratischen Vierkanthohlprofil bezeichnet. Der Längsholm kann beispielsweise
Bestandteil eines Sicherheitsgeländers
oder eines Palettenrahmens
sein. Mit 2 ist der Endabschnitt eines Profilquerholms aus einem ebenfalls quadratischen
Vierkanthohlprofil bezeichnet, der annähernd im rechten Winkel mit dem Profillängsholm
1 verbunden werden soll.
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Zur Verbindung des Längsholms 1 mit dem Querholm 2 ist ein T-förmiges,
einen Kopfteil 3 und einen Schaftteil 4 aufweisendes Verriegelungselement 5 vorgesehen,
Dieses setzt sich aus zwei L-förmigen Außenriegeln 6 und einem stegartigen, etwa
rechteckigen Mittelriegel 7 zusammen.
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Die Fig. 2 läßt in vergrößerter Darstellung näher die Ausbildung
des Verriegelungselementes 5 erkennen. Die L-förmigen Außenriegel 6 besitzen einen
langen Schenkel 8 und einen kurzen Schenkel 9. Die Tiefe x beider Schenkel entspricht
dabei im wesentlichen dem lichten Abstand der Innenwände der Profile. Die Breite
y des kurzen Schenkels entspricht annähernd dem lichten Abstand der Innenwände des
Längsholms 1, während die freie Länge z etwa gleich der Wandstärke der Profile bemessen
ist. Die Länge 1 des langen Schenkels 8 beträgt etwas mehr als die Breite y des
kurzen Schenkels 9, Die Außenriegel 6 sind mit ihren kurzen Schenkeln 9 einander
abgewandt angeordnet. Zwischen diese Außenriegel ist zum Zwecke der Verriegelung
der Mittelriegel 7 einfügbar, der im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist. Der
Mittelriegel-besitzt im Schaftteil 4 auf seinen Seitenflächen 10 nockenartige, im
Querschnitt halbrunde Vorsprünge 11, die sich über die gesamte Tiefe des Mittelriegels
erstrecken. Die Tiefe des Mittelriegels entspricht der Tiefe x der Außenriegel 6.
Kongruent zu diesen nockenartigen Vorsprüngen besitzen die ihnen zugewendeten Seitenflächen
12 der Außenriegel entsprechende Ausnehmungen 13. Liegen mithin die drei Einzelteile
des Verriegelungselementes 5 im Einbauzustand mit ihren Flächen 10 und 12 aneinander,
so sind diese Teile gegen eine Relativverschiebung in Längsrichtung durch die nut-
und federartige Verzahnung 11, 13 gesichert.
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Der Mittelriegel 7 besitzt ferner auf beiden Stirnseiten 14 dreieckige
Vertiefungen 15, die etwa im Höhenbereich zwischen den nockenartigen Vorsprüngen
ii und den kurzen Schenkeln 9 der Außenriegel 6 liegen. Außerdem ist der Mittelriegel
7 im Kopfteil 5 an seinen Querkanten bei 16 abgeschrägt. Auch die Außenriegel 6
besitzen Abschrägungen 17, die jedoch an den äußeren Querkanten der langen Schenkel
8 vorgesehen sind.
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Der Längsholm 1 ist mit einer radial gerichteten Öffnung 18 versehen,
die beispielsweise durch Stanzen hergestellt worden ist. Die Bemessung der Öffnung
18 entspricht quer zur Längsrichtung des Holms dem lichten Abstand der Innenwände
und in Längsrichtung des Holms annähernd der summarischen Stärke beider langen Schenkel
8 der Außenriegel 6 zuzüglich der Stärke des Mittelriegels 7.
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Im Querholm 2 ist in diametral gegenüberliegender Versetzung aus
der Wandung eine Zunge 19 ausgespart, deren freies Ende in Richtung zur Längsmitte
des Querholmes zeigt.
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Zur Verbindung der beiden Holme 1 und 2 werden zunächst die Außenriegel
6 mit dem Kopfteil 5 durch die Öffnung 18 in den Innenraum des Längsholms eingeführt,
so daß sie mit den kurzen Schenkeln 9 hinter die Wandungen 20 greifen, welche die
Öffnung 18 in Längsrichtung des Holms 1 begrenzen. Im Anschluß daran wird der Mittelriegel
7 zwischen die Außenriegel 6 eingetrieben, bis daß die nockenartigen Vorsprünge
11 in die Ausnehmungen 15 der Außenriegel einrasten. Die Schrägflächen 16 dienen
hierbei einer erleichterten Einführung. Dadurch, daß die nockenartigen Vorsprünge
im Querschnitt etwa halbrund bemessen sind, biegen sich die langen Schenkel 8 der
Außenriegel beim Eintreiben des Mittelriegels 7 unter der Einwirkung der nockenartigen
Vorsprünge zunächst leicht nach außen, federn jedoch bei Erreichen der Einbaulage
zurück, so daß die Ausnehmungen 15 die nockenartigen VorsprUnge 11 formschlUssig
umgreifen. Das Verriegelungselement 5 ist mithin über seine Einzelteile 6 und 7
bei Bemessung eines geeigneten strammen Sitzspieles
im Längsholm
1 befestigt. Ein Selbstlösen dieser Verbindung ist dann nicht möglich.
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Nunmehr wird-der Querholm 2 über den von den langen Schenkeln 8 der
Außenriegel 6 und dem entsprechenden Abschnitt des Mittelriegels gebildeten Schaftteil
4 geschoben, bis daß der Querholm mit seinem Stirnflächenbereich 21 am Außenumfang
des Längsholms 1 anliegt. Auch hier dienen die Schrägflächen 17 im Endbereich der
langen Schenkel einer erleichterten Montage. Daraufhin werden die im Querholm 2
ausgesparten Zungen 19 in die Vertiefungen 15 des Mittelriegels eingedrückt. (S.
auch Fig. ).) Der Querholm 2 ist dann am Längsholm 1 zug- und druckfest festgelegt.
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Beim Ausführungsbeispiel bestehen die zu verbindenden Holme aus einem
quadratischen Vierkanthohlprofil. Anstelle dieses Profils können selbstverständlich
auch im Querschnitt andere Profile treten, wobei dann entsprechend diesen Profilen
eine Anderung der äußeren Abmessungen des Verriegelungselementes 5 erfolgt. Auch
ist es möglich, den Querholm 2 nicht annähernd im rechten Winkel auf den Längsholm
1 aufzusetzen, sondern in einem beliebigen Winkel hierzu, und zwar sowohl in LängsT
als auch in Querrichtung.
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Auch hier ist es dann lediglich erforderlich, der Winkellage entsprechend
ausgebildete Verriegelungselemente vorzubereiten.
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Das Material der miteinander zu verbindenden Holme ist beliebig.
So ist es möglich, den Profillängsholm beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
zu bilden, während der Profilquerholm 2 aus Stahl bestehen kann. Auch ist es möglich,
den einen Holm aus einem Kunststoff und den anderen aus Stahl zu bilden. Desweiteren
besteht Freiheit in der Materialwahl hinsichtlich des Verriegelungselementes. D.h.,
sowohl die einzelnen Holme untereinander als auch das Verriegelungselement zu den
Holmen ist hinsichtlich der Materialwahl vollkommen frei. Es können mithin im Bedarfsfalle
genau die Materialien verwendet werden, die am geeignetesten erscheinen.