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Bauk.ast:ensystem zum Aufbauen von Maschinenkörpern oder
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dergl (?ichen BESCIDREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem
zum Aufbauen von Maschinenkörpern oder ähnlichen Bauteilen, wobei dieses Baukastensystem
aus einzelnen miteinander zu verbindenden Bauelementen besteht.
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Baukastellsysteme werden im Maschinenbau bereits für vers chie dene
spezielle Zwecke verwendet. Die Bauelemente der einfachsten Systeme sind Rohre und
Rohrverbinder, die insbesondere zum Errichten von Rohrkonstruktionen beispielsweise
für Regale, Gestelle und Gerüste verwendet werden, wegen ungenügender Schwing- und
Vibrationsfestigkeit aber nicht für den Aufbau starrer Masc:-hinengestelle geeignet
sind. Es ist ferner bekannt, Transportsysteme und leichte Blechkonstruktionen mit
Hilfe von gelochten Profilen aufzubauen. Ferner sind Baukastensysteme entwickelt
worden, die mit wenigen Bauelementen aus kompakten, mit Bohrungen und Nuten versehenen
Körpern den Zusammenbau beliebiger Vorrichtungen für schwerste Arbeiten gestatten.
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Die Bauelemente dieses Baukastensystems bestehen aus sehr präzise
bearbeiteten Teilen, die man wegen der erforderliche hohen Maßgenauigkeit der Vorrichtungen
benötigt. Dieses Baukastensystem eignet sich daher aus Kostengründen nicht zum Aufbauen
groß dimensionierter Maschinengestelle.
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Schließlich sind auch Baukastensysteme bekannt, bei denen einzelne
Maschinenaggregate in verschiedenen Größen und mit verschiedenen Leistungen gegeneinander
auswechselbar
sind . Für Stcuer- und Regelaggregate kennt man die
Einschabtecbn@k als Baukastensystem, die innerhalb ihres Spozialbereiches, ebense
wie alle anderen bekannten Baukastensysteme, auch eine flexible Fertigungstechnik
ermöglicht.
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Die Herstellungskosten von Sondermaschinen und in kleinen Fertigungslosen
bergesiellten Maschinen werden durch den hohen L@hnkostenanteil besonders beeinflußt,
da sich die Aufwendungen für die Konstruktion, die Modellbeschaffung, die Fertigung
und Montage auf kleine Stückzablen verteilen.
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Auch ist das Investitionsrisiko bei Sondermaschinen besonders hoch,
weil ihre Nutzungsdauer durch den schnellen Wandel von Technik und Markt vergleichsweise
gering ist.
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Der Erfindung liegt dic Aufgabe zugrunde, ein aus einzelnen Bauelementen
bestehendes Baukastensystem zu entwickeln, das für statisch und dynamisch schwer
belastbare Konstruktionen geeignet ist und ein schnolles und preiswertes Herstellern
insbesondere von Sondermaschinen und Maschinen in kleinen Losen ebenso wie ein flexibles
Anpassen an erforderliche Veränderungen der Maschinen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Baukastensysten der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die Bauelemente flache oder abgewinkelte Platten
sind, die in gerasterter Anordnung wenigstens zwei durchgehende Löcher enthalten,
wobei wenigstens einen dieser Löcher eine Profilierung zugeordnet ist, die in eine
entsprechende Gegenprofilierung eines gleichen Bauelementes paßt, so daß man die
Bauelemente je nach der AusbildunG und gegebenenfalls Anzahl der ineinander passenden
Profilierungen in einer Vielzahl von Anordnungen und einander teilweise oder ganz
überlappend zusammensetzen und rnittels durch die Löcher gesteckter Schrauben, Nieten
oder sonstigen Verbindungselemente stabil und starr miteinander verbinden kann.
Die Profilierungen greifen formschlüssig ineinander, so daß die zusammengebauten
Bauelemente sich nicht um die durch die Löcher gesteckten Verbindungselemente gegeneinander
verdrehen können Vielmehr zeigen diese Verbindungselemente die ineinandergreifenden
Profilierungen der miteinander verbundenen Bauelemente
ineinander,
so daß dieselben eine feste formschlüssige Verbindung bilden.
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Vorzugsweise werden als Bauelemente schalen- oder leistenförmige Platten
und als Eckverbindungen Winkel oder U-förmige Teile verwendet, wobei diese Winkel
oder U-förmigen Teile aus den als Grundelement anzusprechenden Bauplatten in beliebiger
Winkelausführung gebogen werden können. Die Bauelemente sind dabei in den Abmessungen
nach einem Modulsystem bzw. einer vorgegebenen Rasterung aufgebaut und können durch
Trennen in modulare Maße zerlegt werden, d.h.
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man kann zunächst größere Bauelemente herstellen und diese dann vor
dem Einsatz in kürzere modulare Abschnitte unterteilen.
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Die Profilierungen sind zweckmäßig so ausgebildet, d:aß sich auf einer
Seite jedes Bauelementes nur erhabene und auf der anderen Seite nur versenkte Profilierungen
befinden, wie sie beispielsweise beim Prägen von Blechen entstchen, so daß die Bauelemente
des Baukastensystems vorzugsweise geprägte Blechplatten mit eingestanzten Löchern
sind.
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Die Profilierungen sind dabei zweckmäßig, aber nicht notwendigerweise,
konzentrisch zu den Löcher angeordnet, um zwei Bauelemente unter verschiedenen Winkeln
zwischen 0° und 900 oder 900 und 180 miteinander verbinden zu können.
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Vorteilhafterweise sind die Profilierungen no-ckenartig gestaltet
und kegelig oder kalottenförmig ausgebildet, um deren Herstellung zu vereinfachen
und um die einzelnen Bauelemente spielfrei aneinander befestigen zu können.
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Zum Erzielen starrer Verbindungen der Bauelemente ist ein weitgehend
spielfreies Ineinandergreifen der Profilie@ungen aufeinandergelegter Bauelemente
@rfor@lerli@h. Sind die Bautlemente aus Kostengründen al@ Gußteile oder gep@@@@@
Ble@hplatten ausgebildet, so ist die Paßgenauigke@t der
Profilierungen
zumindest für bestimmte Konstruktionen unzureichend, Daher ist es ein weiteres Merkmal
des erfindungsgemäßen Baukastensystems, als zusätzliche Bauelemente Zwischenlagen
aus plastischem oder schmiegsamem Material vorzusehen, das beispielswiese aus vorgelochten
Folien in den Abmessungen der Verbindungsstelle besteht.
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Die aus schmiegsamem oder weichem Material wie Plastik, Gummi, Blei
oder/ähnlichem leicht verformbarem Werkstoff sind gegebenenfalls entsprechend den
Profilierungen der anderen Bauelemente vorgeprägt. Vor dem Verbind-en von zwei Bauelementen
wird eine derartige plastische Folie im I3ereich der Verbindungsstelle zwischen
die heiden flau elemente eingefügt. Der vom Verbindungselement wie einer Schraube
erzeugte Druck verteilt das Material der Folie in den Zwischenräumen zwischen den
ineinanderstecl enden Profilierungen, wodurch das fertigungsbedingte Passungsspiel
ausgeglichen wird. Ein zusätzlicher Vorteil der plastischen Zwischenlage ist ihre
schwingungs- und schalldämpfende Eigenschaft, die den Lärmpegel bei mit diesen Elementen
gebauten Maschinen im Betrieb senkt.
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Anstelle vorgefertigter Folien können auch plastische Massen als Zwischenlage
verwendet werden, die vor dem Zusammenfügen der Bauelemente im Bereich der ineinander
zu steckenden Profilierungen aufgetragen werden und sich unter dem Verbindungsdruck
in der gewünschten Weise verteilen und gegebenenfalls aushärten.
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Die plattenförmigen Bauelemente bestehen vorteilhafterweise aus Stahlblech
und können nachträglich zu verschiedenen Winkeln gebogen oder abgekantet werden,
so daß der Konstrukteur au@ einer Einheitsgräße der Bauelemente viele kon@ @@@@
@ @@sun @@@@@@@ @@@@@@@ @nt@l@keln Kann. St.h@ blech@on@@t uk@@@@ n@@ @@@@@@@ @@@@@@
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Die erfindungsgemäßen plattenförmigen Bauelemente können in einheitlicher
Stärke von beispielsweise 3 bis 5 mm hergestellt werden oder auch in mehreren Stärken
von beispielsweise 3 mm und 5 mm . Größere Querschnitte lasuren sich durch Aneinanderfügen
mehrerer Bauelemente zu dickeren Platten erzielen, so daß bei Verwendung von Platten
mit zwei verschiedenen Stärken uon beispielsweise 3 mm und 5 mm fast jeder geRinscllte
Querschnitt in Millimeterstufung gestaltet werden kann. Die Bauelemente haben vorteilhafterwelse
eine Breite zwischen 50 und 200 mm und sind leistenförmig ausgebildet. Der Aufbau
der Maschinengestelle mit leistenfönnigen Platten ermöglicht große Materialersparnis
und erleichtert erforderliche Durchführungen durch Zwischenwände sowie die Zugänglichkeit
der Maschinenteile für Reparaturen und Wartung.
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Zur Verbesserung des Aussehens eines derart aufgebauten Maschinenkörpers
können Abdeckplatten aus Blech oder Kunststoff mit einfachen Verbindungen, welche
in die Löcher der plattenförmigen Bauelemente passen, verwendet werden.
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Ein besonderer Vorteil des Aufbaus von Maschinenkörpern aus relativ
dilnnen leistenförmigen Platten besteht darin, daß durch einfaches Aneinanderfügen
von Bauelementen beliebige Verstärkungen des Querschnittes auch noch nachträglich
vorgenommen werden können.
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In der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbeispiele von Bauelementen
des erfindungsgemäßen Baukastensystems und deren Verbindung untereinander dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 eine Ansicht eines als Leiste ausgebildeten plattenförmigen
Bauelementes mit drei Verbindungsstellen,
Fig. 2 einen Querschnitt
dieses Bauelementes nach Linie II-II aus Fig. 1, Fig, 3 einen Querschnitt ähnlich
wie in Figur 2 durch zwei zusammengesteckte und mit Schraube und Mutter verbundene
Bauelemente, Fig. 4 einen Querschnitt ähnlich wie in Figur a durch eine Zwischenlage
in Form einer Folie aus plastischem Material, Fig. 5 eine Ansicht von zwei unter
einem Winkel von 300 zueinander verlaufend miteinander verbundenen plattenförmigen
Bauelenienten, Fig. 6 eine Draufsicht auf Figur 5, Fig. 7 eine Teilansicht eines
plattenförmigen Bauelementes mit abgewandelter Profilierung im Bereich der Verbindungsstelle,
Fig. 8 einen Querschnitt dieses Bauelementes nach Linie VIII-VIII aus Figur 7, Fig.
9 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des plattenförmigen Bauelementes
mit einer noch anderen Profilierung im Bereich der Verbindungsstelle, Fig.10 einen
Querschnitt dieses Bauelementes nach Linie X-X aus Figur 9 und Fig.11 die Ansicht
eines Maschinenkörpers, der unter Verwendung von plattenförmigen flachen und abgewinkelten
Bauelementen des erfindungsgemäßen Baukastensystems aufgebaut ist.
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Das in Figur 1 und 2 dargestellte plattenförinige Bauelement 1 besteht
normalerweise aus Stahlblech oder Gußeisen, kann jedoch für besondere Zwecke auch
aus Aluminium, V2h-Stahl oder Kunststoff hergestellt sein . Die plattenförmigen
Bauelemente können in verschiedenen Längen, die nach einem bestimmten Modul abgestuft
sind, gefertigt werden, lassen sich aber auch aus großen Einheitslängen von beispielsweise
1 bis 5 m auf die geünschten Längen abschneiden. Das Bauelement 1 enthält beim Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 1 drei Löcher 2 gleichen Durchmessers, die in einem gleichmäßigen Abstand
eineu bestimmten Rasters angeordnet sind.
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Sie dienen vornehmlich zum DUrchstecken von Schrauben, Nieten oder
sonstigen für die Verbindung derartiger Bauelemente verwendeten Befestigungselementen,
können aber auch als Durchführungen für Kabel und Leitungen oder auch als Halterung
für Steckverbindungen zum Befestigen von Abdeckplatten verwendet werden.
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Um die Löcher 2 sind konzentrisch jeweils sechs kegelige Profilierungen
3 angeordnet, die auf der einen Seite des Bauelementes 1 erhaben sind und auf der
anderen Seite Vertiefungen 4 bilden, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist.
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Diese Profilierungen können , wenn das Bauelement-1 aus Blech besteht,
in einfacher Weise durch Prägen des Bleches gebildet werden. Dabei passen die erhabenen
Profilierungen 3 in die Vertiefungen 4 , wenn zwei Bauelemente 1 und 1' in der aus
Fig. 3 ersichtlichen Weise zusammengesetzt sind.
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Aus Figur 3 ist zu erkennen, daß zwischen die Bauelemente 1 und 1'
eine Zwischenlage 5 eingelegt ist, wobei das Ganze mittels einer durch zwei fluchtende
Löcher 2 gesteckten Schraube 6 und einer Mutter 7 derart zusammengehalten wird,
daß die Profilierungen 3 des Bauelementes 1 in den Profilierungen 3' des Bauelementes
Ii entsprechende Vertiefungen formschlüssig eingreifen. Infolge der konzentrischen
Anadnung der Profilierungen 3 um die Löcher 2
ist die Verbindung
drehfest und aufgrund der plastischen Zwischenlage 5 starr und schwingungsgedämpft.
Die Mutter 7 ist durch nicht dargestellte geeignete Mittel gegen selbsttätiges Lösen
gesichert.
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Aus Figur 5 und 6 ist zu erkennen, wie zwei Bauelemente 1 und 1' unter
einem Winkel von 300 miteinander verbunden werden können. Eine derartige Winkellage
ist möglich, da beide Bauelemente im Bereich jeder Verbindungsstelle insgesamt sechs
Profilierungen 3 bzw. 3' aufweisen,die konzentrisch um jeweils eines der Löcher
2 bzw 2 angeordnet sind.
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Aus Figur 8 und 9 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Profilarung
der Bauelemente 1 zu erkennen, die gleichfalls eine winkelige Verbindung von derartigen
Bauelementen gestattet. In diesem Falle ist die Profilierung 8 als plattenförmig
hochgeprägtes Mehreck ausgebildet, das im Zentrum ein Loch 2 enthält und auf der
Rückseite des Bauelementes 1 als in Draufsicht mehreckige Vertiefung 9 ausgebildet
ist.
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Noch eine andere Ausführungsform der Profilierung ist aus Figur 9
und 10 zu erkennen. In diesem Falle ist die Profilierung als hochstehender sternförmiger
Ring 10 ausgebildet, dem auf der Rückseite des Bauelementes 1 eine entsprechende
Vertiefung 11 entspricht. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine größere
Anzahl von Winkelsteigungen beim Verbinden derartiger Bauelemente möglich ist.
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Aus Fig. 11 ist schematisch der grundsätzliche Aufbau eines mit dem
vorstehend erläuterten Baukastensystem aufgebauten Maschinenkörpers 12 zu erkennen.
Dieser Maschinenkörper 12 ist aus plattenförmlgen Bauelementen 1
und
winkelförmigen Bauelementen 13 zusammengesetzt, die. jeweils Löcher 2 des gleichen
Rasters wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert enthalten und ineinanderpassende
Profilierungen aufweisen. Dabei sind plattenförmige Bauelemente nachträglich zu
Sonderprofilen 14 gebogen.
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An den Seiten des Maschinenkörpers 12 ist jeweils eine Abdeckplatte
15 angeordnet, welche die aus den Bauelementen hergestellte skelettartige Konstruktion
des Maschinenkörpers 12 nach außen verkleiden und beispielsweise mit einfachen Verbindungselementen
wie Abreißnieten, welche in Löcher 2 gesteckt werden können, gehalten werden.
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Innerhalb des Maschinenkörpers 12 ist beispielsweise ein Antriebsmotor
16 auf einer aus Bauelementen 1 und Wink eis tück en 13 zusammengesetzten Grundplatte
montiert, der über einen Riemen 17 eine auf der Außenseite des Maschinenkörpers
12 angeordnete Riemenscheibe 18 antreibt, welche auf einer Welle 19 sitzt, die ein
nicht dargestelltes Werkstückaggregat antreibt.
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Zur Versteifung können in den Maschinenkörper 12 Stangen 20 eingebaut
sein, die mit ihren Enden in bzw. durch Löcher 2 der einzelnen Bauelemente gesteckt
und an den betreffenden Bauelementen befestigt sind. Auf diese Weise können auch
andere Zusatzteile angebaut und mit den Bauelementen des Baukastensystems verbunden
werden.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Baukastensystems bietet besonders
große Vorteile im Sondermaschinenbau und beim Bau von Maschinen in kleinen Fertigungslosen.
Die einfachen plattenförmigen Bauelemente mit wenigen Zusatzteilen wie Winkeln etc.
können in Massenproduktion mit geringen Herstellkosten gefertigt werden0 Eine Senkung
des Personalkostenaufwandes bei der Herstellung einer im Baukastensystem erstellten
Maschine beginnt bereits im KonstruktionsbUro. Dem Konstrukteur können gegebenenfalls
mit gerasterten
Zeichenvorlagen oder sonstigen Hilfsmitteln die
Konstruktionsarbeiten für Maschinen aus Bauelementen wesentlich erleichtert werden,
wodurch der Zeitaufwand für die Konstruktionen verkürzt wird. Die Anfertigung teurer
Modelle für Gußkörper entfällt, die Lieferzeit wird wesentlich verkürzt. Bei Verwendung
von/gleichfalls standardisierten und mit gleichem Modul konzipierten Maschinenteilen
und Baugruppen wie Antriebssysteme, Mager etc. können noch weitere Kostonsenkungen
erreicht werden. Die Montage von aus derartigen Bauelement en bestehenden Maschinen
ist besonders cinfach und ist in wesentlich kürzerer Zeit als.
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normalerweise und mit weniger qualifizierten Arbeitskräften durchzuführen.
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Der Anteil von aus Bauelementen zusammensetzbaren Maschinenteilen
wird von Fall zu Fall unterschiedlich sein, Je mehr Einheitsteile vcrwendbar sind,
um so geringer sind die 11erstellkosten und vm so größer ist die Flexibilität für
nachträgliche Anderungen. Die Anpassung bestimmter Maschinen an veränderte Produkte
und den technischen Fortschritt ist ein wesentlicher Gesichtspunkt , um die Lebensdauer
und den Wert von Maschinen für die Fertigung relativ kurzlebiger Produkte zu erhöhen.
Aus Bauelementen konstruierte Maschinen weisen den Vorteil der Flexibilität auf,
weil sie beispielsweise nachträglich innerhalb gewisser Grenzen umrüstbar und auch
in den Abmessungen der Breite, Länge und Höhe veränderbar sind. Sie können ferner
der ersten Baustufe folgend spb eispielsweise mit Steuer-und Regelgeräten oder anderen
zusätzlichen Baugruppen, die aufgrund erworbener Erfahrungen oder aufgrund des technischen
Fortschritts wünschenswert oder erforderlich werden, ergänzt werden.
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Das erfindungsgemäße Baukastensystem für Maschinen begünstigt einen
rohstoffsparenden Materialeinsatz, da die aus derartigen Bauelementen hergestellten
Maschinenteile
ihren Wert behalten und nach Ablauf der Nutzungszeit
der Maschine durch Lösen der Verbindungen zurUckgewonnen und wieder für neue Maschinen
eingesetzt werden können. Das ist ein großer Vorteil auch beim Bau der von der Industrie
zahlreich gebauten Pilot- und Versuchsanlagen, die ohne Verwendung von Bauelementen
nach ihrer kurzen Einsatzdauer nur verschrottet werden können.
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Die Bauelemente des erfindungsgemäßen Baukastensystems können vorteilhafterweise
magaziniert werden, da sie aus nur wenigen verschidenen Teilen bestehen, vergleichsweise
kostengünstig und vor allem wertbeständig sind und da sie platzsparend gelagert
werden können.
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Die Verwendung von Bauelementen fördert Investitionen, da der Einsatz
von Maschinen in gewissen Fällen bereits wirtschaftlich sinnvoll sein kann, noch
bevor die gesamte Entwicklung des Marktes und der Technik im Einsatzfeld der Maschinen
tibersehbar und abgeschlossen ist.
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Das Risiko einer Fehlinvestition beispielsweise durch die Anschaffung
einer in den Abmessungen oder in der Leistung nicht optimal ausgelegten Maschine
wird durch ihre nachträgliche Veränderbarkeit wesentlich verkleinert.
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Schließlich fördert diese Möglichkeit weitgehender Veränderbarkeit
von Maschinen die Flexibilität der Fertigungstechnik, denn sie ermöglicht die Anpassung
von Maschinen an den Arbeitsplatz und an den arbeitenden Menschen, fie trägt dadurch
zu der angestrebten Humanisierung der Arbeitswelt bei.
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L e e r s e i t e