DE69733661T2

DE69733661T2 - Verbinden von metallischen bauteilen

Info

Publication number: DE69733661T2
Application number: DE69733661T
Authority: DE
Inventors: Kimmo Juhani Sahramaa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2017-12-06
Also published as: JP2001513027A; ATE298845T1; EP0946831A1; KR20000062373A; PL334280A1; EP0946831B1; PL187537B1; WO1998029667A1; CA2275292A1; KR100789036B1; ES2242240T3; EP0946831A4; AU5690198A; CA2275292C; DE69733661D1; US5839848A

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Bauindustrie und insbesondere Stahlrahmenpaneelsysteme sowie die Art, in der Stützen, Träger und Metallelemente, die in derartigen Systemen Verwendung finden, zusammengesetzt werden.
Hintergrund der Erfindung
Stützen, Träger und Metallelemente finden in der Bauindustrie und dort insbesondere als Teil von Stahlrahmenpaneelsystemen breite Anwendung. Zum Zwecke des Zusammensetzens der Metallelemente werden üblicherweise Schneidschrauben beziehungsweise Blechschrauben, Muttern und Schraubbolzen oder beispielsweise die Technik des Clinch-Pressens eingesetzt. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der Art, in der die Metallelemente zusammengefügt oder aneinander angebracht werden. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines einzigen Verbindungspunktes, der eine diagonale Festigkeit verleiht.
Die Druckschrift US 3,776,652 beschreibt eine Blechverbindung, bei der eine Stanze verwendet wird, um ein Loch in zwei aneinander zu befestigende Streifen zu stanzen.
Die Druckschrift US 3,999,352 beschreibt ein Wandabschnittsmodul, bei dem ein Sickvorgang zur Befestigung zweier Elemente aneinander stattfindet.
Es wäre wünschenswert, wenn Metallteile vorab mit vorpositionierten Löchern und Ansätzen hergestellt würden, um so die Notwendigkeit händischen Arbeitens am Ort des Zusammenbaus oder am Ort des Einbaus zu beseitigen oder zu verringern.
Zusammenfassung der Erfindung
Vorgestanzte Löcher an Metallelementen beranden Ansätze an aneinander anliegenden Metallelementen. Ein Werkzeugkopf, der durch beide Elemente eingeführt ist, zieht an dem Ansatz des einen Elementes, um den Ansatz gegen das andere Element und eine Werkzeugschulter zu biegen. Die Kraft des Werkzeugs biegt und sickt den Ansatz fest, mit dem Ergebnis, dass die beiden Elemente fest verbunden, aneinander befestigt beziehungsweise zusammengefügt sind.
Die Elemente können in C-Form oder in U-Form vorliegen oder andere strukturelle Formen aufweisen und von verschiedenen Dicken oder Stärken sein. Sie können darüber hinaus bei Trägem und Stützen sowie Metallplatten allgemein zum Einsatz kommen. In einem automatisierten Herstellungsvorgang können Rahmen und Gestellstrukturen ohne Weiteres vorfabriziert werden. Ein einziger diagonaler Verbindungspunkt verleiht den zusammengefügten Elementen diagonale Festigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht zweier Blechstücke vor dem Zusammenfügen.
2 ist eine Explosionsansicht eines Teiles eines Werkzeugs zum Zusammenfügen der Teile.
3 ist eine perspektivische Ansicht der beiden zusammengefügten Platten.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Trägerelementes, das bei der Erfindung zum Einsatz kommt.
5 ist eine perspektivische Ansicht mehrerer Ansätze an jedem Bein eines Elementes.
6 zeigt die Verwendung abgeschrägter Enden mit Durchgangslöchern.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Metallelementes mit Ansätzen und Durchgangslöchern.
8 ist eine perspektivische Ansicht zweier Metallstreifen, die gegeneinander versetzt sind.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Schlitzansatzes, der bei der Erfindung verwendet wird.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines V-Schnitt-Ansatzes, der bei der Erfindung Verwendung findet.
Detailbeschreibung der Erfindung
1 zeigt einen Metallträger in Form eines U-förmigen Elementes 1 mit einem Boden und Flanschen 5 und 6, wobei der Metallträger mit einer Metallstütze in Form eines C-förmigen Elementes 2 mit Flanschen 7 und 8 auf in der Industrie bekannte Weise zusammengefügt werden soll. Die Elemente 1 und 2 können im Stand der Technik mit verschiedenen Begriffen bezeichnet werden, so beispielsweise Element, Platte, Stütze, Träger oder Formteil. Die wechselseitige Anbringung kann auch zwischen Platten erfolgen, wobei die eine Platte dem Flansch 6 und die andere Platte dem Flansch 8 entspricht. Zwei Durchgangslöcher in den Flanschen 7 und 8 beranden Ansätze 3, 4, die von den Flanschen 5 und 6 nach innen hängen. Ein geeigneter Werkzeugkopf wird durch den Träger 1 in das Innere der Stütze 2 eingeführt und derart gehandhabt, dass er an den Ansätzen anliegt, wodurch er die Ansätze gegen die Stütze 2 biegt und sickt. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das auf diese Weise erfolgende Einführen des Werkzeuges den von außen erfolgenden Zugriff des Elementes oder einer beliebigen Elementstruktur im Vergleich zu demjenigen Fall einfacher macht, in dem der Werkzeugkopf von einer Stelle hinter dem Verbindungspunkt aus oder auf andere Weise eingeführt werden müsste. Hierdurch wird es einfacher, die beiden Elemente irgendwo an einem beliebigen Verbindungspunkt in einem Metallbausystem zu verbinden. Dies ist für ein automatisiertes System von Bedeutung, bei dem Paneele oder Gestellstrukturen in formbildenden Bausystemen gebildet werden.
Die Technik des Zusammenfügens der Elemente 1 und 2 kann bei einem beliebigen Element, einer beliebigen Platte, einer beliebigen Stütze, einem beliebigen Träger oder einem beliebig geformten Metallformstück zum Einsatz kommen. Die wechselseitige Anbringung kann zudem zwischen zwei Metallstreifen ohne Flansche erfolgen. Das C-förmige Element könnte dann eine obere Gurtung, eine untere Gurtung oder ein Bodenelement in einer vorab hergestellten Gestellstruktur sein. Die obere Gurtung kann hierbei als Dachsparre dienen, während die untere Gurtung als Deckenträger dient. Die Stütze kann eine Wandstütze oder eine Vertikalstütze sein. Erstreckt sich eine derartige Vertikalstütze lediglich entlang eines Teiles einer vertikalen Höhe, so wird sie im englischen Fachjargon als „jack stud" oder „cripple stud" bezeichnet.
2 ist eine Explosionsansicht eines Teiles des Werkzeuges zum Biegen und Sicken des Ansatzes. Wie in 2 gezeigt ist, wird ein Werkzeugkopf von unten her durch das Loch und den Ansatz in zusammengedrückter Form (siehe Bezugszeichen 10) eingeführt. Nachdem der Werkzeugkopf vollständig durch das Loch und den Ansatz eingeführt ist, wird er, was mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist, erweitert. Der Werkzeugkopf wird derart angeordnet, dass er an dem Ansatz anliegt, während der Flansch des Trägers in Kontakt mit einer Werkzeugschulter 12 ist. Der Werkzeugkopf liegt an dem Ansatz an und biegt den Ansatz, während gleichzeitig an der Werkzeugschulter eine Sickung erfolgt. Ein ähnlicher Vorgang erfolgt an dem anderen Flansch des Trägers 1. Der Werkzeugkopf und die Schulter stellen somit Werkzeugmittel zur wechselseitigen Verbindung der Elemente dar. Wie aus 1 und 2 deutlich wird, wäre ein vom linken oder vom rechten Teil der Stütze 2 her erfolgendes Einführen des Werkzeuges schwierig.
Die Verwendung des gezeigten Werkzeuges sichert den von außen her erfolgenden Zugang zu dem Element und dem Verbindungspunkt durch Durchführen desselben durch das Loch und den Ansatz, die aufeinander ausgerichtet sind.
Wie in 3 gezeigt ist, wird der Ansatz gebogen oder gesickt (Bezugszeichen 9), wodurch ein Flansch des Trägers 1 mit einem Flansch des Trägers 2 an diesem einzelnen Verbindungspunkt zusammengefügt wird. Die Wirkung des Werkzeuges mit Blick auf die Ansätze bewirkt eine Biegung und Sickung derselben, wodurch eine Verbindung ausgebildet wird, durch die der mechanischen Verbindung diagonale Festigkeit verliehen wird. Obwohl 1 und 3 darlegen, dass der Träger hängende Ansätze und die Stütze Löcher aufweist, ist einsichtig, dass beide Arten von Elementen einen Ansatz oder ein Durchgangsloch aufweisen können.
Andere Arten von Platten oder Elementen können denselben Aufbau wie die Ansätze und Löcher aufweisen. 4 zeigt einen U-Träger mit Ansätzen 14, 15, die von diesem nach innen hängen, wobei der Boden teilweise ausgeschnitten ist, was bei Gesimsträgern und Kopfträgern üblich ist. Die Erfindung ist immer dann einsetzbar, wenn Metallstücke miteinander verbunden werden müssen, wie dies beispielsweise bei Fenster- oder Türöffnungen der Fall ist, bei denen es Kopfträger, Gesimsträger, Vertikalträger oder Pfostenträger gibt.
5 zeigt einen Träger mit vier Ansätzen 20, 22, 24 und 26, die nach innen hängen, wobei zwei Ansätze an jedem Flansch des Trägers vorhanden sind. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Ansätzen an einer beliebigen Stelle des Metallelementes vorhanden sein.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Metallstütze weist zwei Durchgangslöcher 30, 40 auf. Die Enden der Stützen weisen Abschrägungen 31 und 41 auf, die von Löchern 30 beziehungsweise 40 aus zu den Enden der Flansche hin spitz zulaufen. Die Abschrägungen dienen einer vereinfachten Ausrichtung der Durchgangslöcher auf die Ansätze.
7 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Element, das üblicherweise in Dachgestellstrukturen Verwendung findet. In der Figur sind sowohl ein Durchgangsloch 60 wie auch ein Ansatz 61 in dem Boden 62 dargestellt. Der Boden 62 weist nur dann Ansätze auf, wenn eine Rücken-an-Rücken-Anordnung desselben mit anderen Elementen gegeben ist, die nur Durchgangslöcher in Ausrichtung mit den Ansätzen aufweisen, was in auf übliche Weise errichteten Gestellstrukturelementen der Fall ist und bei oberen und unteren Gurtungen, Gestellstrukturbodenelementen, Deckenträgern oder Dachsparren zum Einsatz kommen kann. Bei dieser Art von Anwendung der Elementbaugruppe liegen üblicherweise Böden vor, die Rücken an Rücken befindlich sind. Auch hier wird das Werkzeug zum Zusammenfügen der Elemente verwendet.
8 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf zwei Metallelemente. Hierbei sind die Elemente Metallstreifen. Ein Streifen 81 weist Ansätze 83, 84 auf, während ein Streifen 82 ein Durchgangsloch umfasst, dessen Ansatz 84 sich vor seiner Biegung wegerstreckt. Die beiden Streifen sind versetzt und gegeneinander diagonal angeordnet. Der Winkel, unter dem die Streifen relativ zueinander versetzt sind, kann sehr viele Werte annehmen.
Die in 1 bis 8 verwendeten Ansätze sind feste Ansätze. Es sind jedoch auch weitere Abwandlungen an dem Ansatz möglich. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines bei der Erfindung verwendeten Schlitransatzes. Wie gezeigt, ist eine Abfolge vertikaler Schnitte 90 entlang des Umfanges des Ansatzes beabstandet angeordnet. Die Anzahl der Schlitze hängt von der Dicke der verwendeten Elemente wie auch von der Höhe des Ansatzes ab, da diese beiden Parameter die Kraft, die zur Biegung und Sickung des Ansatzes notwendig ist, wie auch die Stärke der fertigen Verbindung der zusammengefügten Elemente bestimmen.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines V-Schnitt-Ansatzes, der bei der Erfindung zum Einsatz kommt. Wie gezeigt, ist eine Abfolge von V-Schnitten 100 entlang des Umfanges des Ansatzes beabstandet angeordnet. Ähnlich wie in 9 hängt die Anzahl der V-Schnitte in 10 von der Dicke der verwendeten Elemente wie auch von der Höhe des Ansatzes ab, da durch diese Parameter die Kraft, die zum Biegen und Sicken des Ansatzes nötig ist, wie auch die Stärke der fertigen Verbindungen der zusammengefügten Elemente bestimmt ist.
Die Erfindung ist bei der Herstellung vorfabrizierter Rahmen und Gestellstrukturen von besonderem Nutzen. Die Größen der Rahmen und Gestellstrukturen können in einen automatisierten Herstellungsvorgang unter Verwendung des Sickwerkzeuges einbezogen werden, um Rahmen oder Gestellstrukturen beliebiger Größe herzustellen. Bislang war das Herstellen von Rahmen und Gestellstrukturen vor Ort durch Schneiden, Sägen und anschließendes Verwenden von Muttern, Schrauben, Bolzen oder anschließendes Schweißen zum Zwecke der wechselseitigen Befestigung der Metallelemente arbeitsintensiv. Die Verwendung der beschriebenen Ansätze und Durchgangslöcher in einem automatisierten Vorgang erspart Material und Arbeitsaufwand. Das Werkzeug kann an jedem Verbindungspunkt in der Elementstruktur eingesetzt werden, wobei die Anzahl der Köpfe und Schultern des Werkzeuges augenscheinlich lediglich eine Frage des Designs ist.

Claims

Zusammengesetzte Baugruppe aus geformten ersten und zweiten Metallelementen (2, 1) in Rahmenstrukturen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (2) wenigstens ein erstes vorgeformtes Loch aufweist; dass das zweite Element (1) wenigstens einen ersten vorgeformten Ansatz (3) aufweist; dass das Loch den Ansatz (3) berandet; und dass der Ansatz (3) auf das erste Element (2) gebogen wird, wodurch die ersten und zweiten Elemente (2, 1) aneinander befestigt werden.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der eines der Elemente G förmig ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der eines der Elemente U-förmig ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der eines der Elemente eine C-förmige Stütze und das andere Element ein U-förmiger Träger ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das erste Element ein erster Metallstreifen und das zweite Element ein zweiter Metallstreifen ist, wobei der erste Streifen gegenüber dem zweiten Streifen versetzt ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der beide Elemente C-förmig sind.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das erste Element (2) ein zweites Loch aufweist; das zweite Element einen zweiten Ansatz (4) aufweist; das zweite Loch den zweiten Ansatz berandet; und der zweite Ansatz (4) auf das erste Element gebogen ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 7, bei der das erste Element eine C-förmige Stütze und das zweite Element ein U-förmiger Träger ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das erste Element (2) eine Abschrägung (31) aufweist, die sich von dem Ende des Elementes zu dem Loch hin erstreckt, wodurch das Einführen des Ansatzes (3) in das Loch vereinfacht wird.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 7, bei der das erste Element (2) eine Abschrägung aufweist, die sich von gegenüberliegenden Enden des Elementes zu jedem der ersten und zweiten Löcher hin erstreckt, wodurch das Einführen der Ansätze in die Löcher vereinfacht wird.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 7, bei der das erste Element einen Boden sowie sich von gegenüberliegenden Enden des Bodens wegerstreckende erste und zweite Flansche aufweist; und das erste Loch in dem ersten Flansch und das zweite Loch in dem zweiten Flansch ist.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 7, bei der das erste Element einen Boden sowie sich von gegenüberliegenden Enden des Bodens wegerstreckende erste und zweite Flansche (7, 8) aufweist; das erste Loch in dem ersten Flansch und das zweite Loch in dem zweiten Flansch ist; und sich eine Abschrägung von den Enden jedes der Flansche zu den Löchern hin erstreckt, wodurch das Einführen der Ansätze in die Löcher vereinfacht wird.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das erste Element einen zweiten vorgeformten Ansatz und das zweite Element ein zweites vorgeformtes Loch aufweist; wobei das zweite Loch den zweiten Ansatz berandet; und der zweite Ansatz auf das zweite Element gebogen ist.
Zusammengesetzte Baugruppe aus Metallelementen nach Anspruch 1, umfassend ein Werkzeugmittel, das durch das Loch und den Ansatz eingeführt wird, wobei das Werkzeugmittel bewirkt, dass der Ansatz derart auf das erste Element gebogen wird, dass die ersten und zweiten Elemente aneinander befestigt sind.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 14, bei der das erste Element ein zweites Loch aufweist; das zweite Element einen zweiten Ansatz aufweist; das zweite Loch den zweiten Ansatz berandet; und das Werkzeugmittel bewirkt, dass der zweite Ansatz auf das erste Element gebogen wird.
Zusammengesetzte Baugruppe nach Anspruch 13, umfassend ein Werkzeugmittel, das durch das zweite Loch und den zweiten Ansatz eingeführt ist, wobei das Werkzeugmittel bewirkt, dass der zweite Ansatz auf das zweite Element gebogen wird.