DE102016010883A1 - Variable connection element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine variable Verbindungsvorrichtung, mit einem Innenkörper (1) und mindestens einem an dem Innenkörper (1) anliegenden Innenschlitten (4), der außenseitig bereichsweise von zwei an dem Innenkörper (1) befestigten Halbschalen (2) verschiebbar eingefasst ist, und einem an dem mindestens einen Innenschlitten (4) mechanisch gekoppelten Außenschlitten (3), der zwischen den Halbschalen (2) zumindest bereichsweise verschiebbar ist und eine Aussparung aufweist, über dessen Länge Mittel zum Befestigen eines Stabes (6) oder Seiles arretierbar sind.The invention relates to a variable connection device comprising an inner body (1) and at least one inner slide (4) bearing against the inner body (1), which is bordered by two half shells (2) fastened to the inner body (1) on the outside in a displaceable manner, and one on the at least one inner slide (4) mechanically coupled outer slide (3) which is at least partially displaceable between the half-shells (2) and has a recess over the length of means for attaching a rod (6) or rope can be locked.
Description
Die Erfindung betrifft eine variable Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von Stäben oder Seilen. Die variable Verbindungsvorrichtung verbindet Stäbe und Seile zu einer Gitterschalen- oder Raumfachwerkstruktur.The invention relates to a variable connection device for connecting rods or ropes. The variable connection device connects rods and cables to a grid shell or space frame structure.
Bei der Architektur von Bauwerken im Kultur-, Sport- und Eventbereich wird neben den funktionellen Anforderungen vermehrt auf optische Aspekte und eine freie Formbarkeit Wert gelegt. Dabei eignet sich die Gitterschalenbauweise, bei der viele verhältnismäßig schwache lineare Elemente (Stäbe) durch viele Verbindungen verknüpft werden, im besonderen Maß zur Umsetzung leichter und zugleich stabiler tragfähiger Konstruktionen. Derzeitig bekannte frei formbare Gitterschalenkonzepte und -lösungen stellen dabei jedoch zumeist kostenintensive Einzelanfertigungen dar, deren Einzelteile für eine geänderte Form nicht wiederverwendet werden können. Gitterschalenlösungen, die für einen mehrfachen Auf- und Abbau konzipiert sind, zeichnen sich durch einfache Geometrien aus, die nicht variierbar sind.In the architecture of buildings in the cultural, sports and event sector, in addition to the functional requirements, more emphasis is placed on visual aspects and free formability. In this case, the grid shell construction, in which many relatively weak linear elements (rods) are linked by many compounds, in a particular degree to the implementation of lighter and at the same time stable-carrying constructions. Currently known free formable mesh tray concepts and solutions are, however, usually costly custom-made, their items can not be reused for a modified form. Grid tray solutions designed for multiple assembly and disassembly are characterized by simple geometries that can not be varied.
Weiterhin bekannt sind Knotenelemente mit festgelegten Verbindungsstellen für Stäbe oder Seile, wobei die Verbindungstellen so angeordnet sind, dass die verlängerten Stabachsen stets im Knotenmittelpunkt zusammenlaufen. Bekannt sind ferner auch Lösungen, die eine Änderung zumindest einer Stabachse zulassen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Stabachsen dann nicht mehr in einem zentralen Punkt zusammentreffen, was zu Versatzmomenten im Knotenelement führt und für die Kraftverteilung ungünstig ist.Also known are node elements with fixed connection points for bars or ropes, wherein the connection points are arranged so that the extended bar axes always converge at the nodal center. Also known are solutions that allow a change of at least one rod axis. However, this has the disadvantage that the rod axes then no longer meet in a central point, which leads to offset moments in the node element and is unfavorable for the power distribution.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine variable Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von Stäben und/oder Seilen vorzuschlagen, mit der die Ausrichtungen gekoppelter Stäbe und/oder Seile variiert werden können.The object underlying the present invention is to propose a variable connection device for connecting rods and / or cables, with which the orientations of coupled rods and / or cables can be varied.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine variable Verbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention the object is achieved by a variable connection device with the features of
Die erfindungsgemäße variable Verbindungsvorrichtung ist mit einem Innenkörper und mindestens einem an dem Innenkörper anliegenden Innenschlitten, der außenseitig bereichsweise von zwei an dem Innenkörper befestigten Halbschalen verschiebbar eingefasst ist, gebildet. An dem Innenschlitten ist ein Außenschlitten mechanisch gekoppelt. Ein so gekoppelter Außenschlitten ist zwischen den Halbschalen zumindest bereichsweise verschiebbar, wobei ein Außenschlitten eine Aussparung mit einem darin geführten Mittel zum Befestigen eines Stabes oder Seiles aufweist, wobei das Mittel zum Befestigen eines Stabes oder Seiles in einer vorgegebenen Position arretierbar ist.The variable connection device according to the invention is formed with an inner body and at least one inner slide bearing against the inner body, which is enclosed on the outside in regions such that it can be displaced by two half shells attached to the inner body. An outer slide is mechanically coupled to the inner slide. A so coupled outer slide is at least partially displaceable between the half-shells, wherein an outer slide has a recess with a guided therein means for fixing a rod or rope, wherein the means for securing a rod or rope in a predetermined position can be locked.
Durch das Verschieben des Außenschlittens kann die Ausrichtung eines angekoppelten Stabes oder Seils in einer ersten Ebene, die beispielsweise einer Horizontalebene entspricht, verändert werden. Eine weitere Möglichkeit zum Verändern der Ausrichtung eines angekoppelten Stabes oder Seiles in einer weiteren Ebene, die beispielsweise einer Vertikalebene entspricht, ergibt sich aus der Verstellbarkeit des Mittels zum Befestigen der Stäbe entlang der in dem Außenschlitten ausgebildeten Aussparung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen variablen Verbindungsvorrichtung können mindestens zwei, vorzugsweise mehrere Innenschlitten mit jeweils daran gekoppelten Außenschlitten vorgesehen sein. So können beispielsweise spitze Winkel zwischen mehreren angekoppelten Stäben erreicht werden, indem mehrere der Außenschlitten dicht zusammengeschoben werden. Vorteilhafterweise treffen gekoppelte Stäbe im Wesentlichen im Mittelpunkt der erfindungsgemäßen variablen Verbindungsvorrichtung zusammen, so dass auftretende Versatzmomente vermieden werden, was zu einer günstigen Kraftverteilung beiträgt. Gleichzeitig ist eine hohe Flexibilität bei der Anordnung gekoppelter Stäbe oder Seile gegeben, wodurch frei formbare Raumstrukturen realisierbar sind. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der Wiederverwendung oder Anpassung, da die Mittel zur Befestigung von Stäben oder Seilen an einer Position arretierbar sind und wieder gelöst werden können. Vorteilhafterweise können einzelne Stäbe durch Seile ersetzt werden, um eine Anspannung der Tragkonstruktion umsetzen zu können.By moving the outer slide, the orientation of a coupled rod or rope in a first plane, which corresponds for example to a horizontal plane, can be changed. Another way to change the orientation of a coupled rod or rope in another plane, which corresponds for example to a vertical plane, results from the adjustability of the means for attaching the rods along the recess formed in the outer slide. According to a preferred embodiment of the variable connection device according to the invention, at least two, preferably a plurality of inner slides may be provided, each with outer slides coupled thereto. For example, acute angles between several coupled rods can be achieved by several of the outer slide are pushed together tightly. Advantageously, coupled rods essentially meet at the center of the variable connection device according to the invention, so that occurring offset moments are avoided, which contributes to a favorable force distribution. At the same time there is a high degree of flexibility in the arrangement of coupled rods or ropes, whereby freely formable spatial structures can be realized. In addition, there is the possibility of reuse or adaptation, since the means for attaching rods or ropes are locked in one position and can be solved again. Advantageously, individual bars can be replaced by ropes in order to implement a tension of the supporting structure can.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen variablen Verbindungsvorrichtung ist das Mittel zum Befestigen eines Stabes eine am Innenschlitten befestigte Schraube oder ein Gewindestück, über die/das der Außenschlitten mit einer Mutter an den Innenschlitten gekoppelt ist. Bei gelöster Mutter kann die Schraube beziehungsweise das Gewindestück durch eine Bewegung des Innenschlittens in der Aussparung, bei der es sich vorzugsweise um ein Langloch handelt, hin und her bewegt werden. Zum arretieren des Mittels zum Befestigen eines Stabes oder eines Seiles in einer gewünschten Position wird die Mutter festgezogen, wobei der Innenschlitten und der Außenschlitten gegeneinander gespannt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass ein Gewindezapfen fest mit dem Innenschlitten gekoppelt ist, wobei die Bewegung des Gewindezapfens in der Aussparung durch eine Bewegung des Innenschlittens ausgeführt wird.According to an advantageous embodiment of the variable connection device according to the invention, the means for attaching a rod is a screw or a threaded piece fastened to the inner slide, via which the outer slide is coupled with a nut to the inner slide. When the nut is loosened, the screw or the threaded piece can be moved back and forth by a movement of the inner slide in the recess, which is preferably a slot. For locking the means for attaching a rod or a rope in a desired position, the nut is tightened, wherein the inner slide and the outer slide are clamped against each other. According to another embodiment, it can be provided that a threaded pin is fixedly coupled to the inner slide, wherein the movement of the threaded pin in the recess is carried out by a movement of the inner slide.
Als Mittel zum Befestigen eines Stabes oder Seiles sollten vorzugsweise kraftschlüssige Kopplungsmechanismen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann das Mittel zum Befestigen eines Stabes ein Innengewinde und/oder ein Außengewinde aufweisen. So können Stäbe oder Seile vorteilhafterweise durch Verschrauben mit der variablen Verbindungsvorrichtung gekoppelt werden. Zweckmäßigerweise sollten die Stäbe oder Seile an ihren Enden jeweils ein Innengewinde oder Außengewinde als Gegenstück zum Befestigungsmittel der variablen Verbindungsvorrichtung aufweisen. As a means for attaching a rod or rope preferably non-positive coupling mechanisms should be used. Preferably, the means for attaching a rod having an internal thread and / or an external thread. Thus, rods or ropes can be advantageously coupled by bolting to the variable connection device. Conveniently, the rods or ropes should each have at their ends an internal thread or external thread as a counterpart to the fastening means of the variable connection device.
Für eine besonders einfache und schnelle Montage von Stäben oder Seilen kann es weiterhin vorgesehen sein, dass das Mittel zum Befestigen eines Stabes oder Seiles eine Schnappkupplung aufweist.For a particularly simple and quick installation of rods or ropes, it may further be provided that the means for attaching a rod or rope has a snap-in coupling.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen variablen Verbindungsvorrichtung können die äußeren Oberflächen der Halbschalen und der Außenschlitten gleiche Radien aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die variable Verbindungsvorrichtung im Wesentlichen der Form einer Kugel entspricht und somit höchsten optischen Ansprüchen im Bereich der Architektur genügt.According to a further advantageous embodiment variant of the variable connecting device according to the invention, the outer surfaces of the half-shells and the outer slide may have the same radii. This has the advantage that the variable connection device substantially corresponds to the shape of a sphere and thus meets the highest optical requirements in the field of architecture.
Die Halbschalen weisen innenseitig jeweils zumindest eine kreisrunde Ausnehmung auf, die als Führung für die Innenschlitten dienen, wobei die Innenschlitten an ihren oberen und unteren Enden eingefasst sind. Weiterhin kann in jeder Halbschale eine weitere Ausnehmung als Führung für die Außenschlitten vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Halbschalen durch Verschrauben an dem Innenkörper befestigt. Vorteilhafterweise können die Halbschalen von dem Innenkörper gelöst werden, so dass die variable Verbindungsvorrichtung durch weitere Innen- und Außenschlitten erweitert werden kann, wobei auch die Anzahl der Kopplungsstellen für Stäbe oder Seile variiert werden kann.The half-shells have on the inside in each case at least one circular recess, which serve as a guide for the inner slide, wherein the inner slide are bordered at their upper and lower ends. Furthermore, a further recess may be provided as a guide for the outer slide in each half-shell. Preferably, the half shells are fastened by screwing to the inner body. Advantageously, the half shells can be detached from the inner body, so that the variable connection device can be extended by further inner and outer slide, wherein the number of coupling points for rods or ropes can be varied.
Der Innenkörper dient zur Stabilisierung und Führung der Innenschlitten. In einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen variablen Verbindungsvorrichtung ist der Innenkörper eine Kugel beziehungsweise kugelförmig gebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Innenkörper als Kugelabschnitt gebildet ist, was die Montage der Halbschalen erleichtern kann. In einer besonders einfachen Ausführungsvariante kann der Innenkörper auch als Zylinder ausgebildet sein, wobei die Innenschlitten innenseitig entsprechend der Form des Innenkörpers gebildet sind.The inner body serves to stabilize and guide the inner slide. In a preferred embodiment of the variable connection device according to the invention, the inner body is formed as a sphere or spherical. However, it can also be provided that the inner body is formed as a ball portion, which can facilitate the assembly of the half-shells. In a particularly simple embodiment, the inner body can also be designed as a cylinder, wherein the inner slide are formed inside corresponding to the shape of the inner body.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen variablen Verbindungsvorrichtung werden die Innenschlitten direkt in den Außenschlitten geführt, wobei die Halbschalen zur Führung der Außenschlitten dienen. Vorteilhafterweise werden die Innenschlitten dann nicht an ihrem oberen und unteren Ende über die Halbschalen eingefasst, sodass eine variablere Verstellbarkeit erreicht werden kann.According to a further advantageous embodiment of the variable connection device according to the invention, the inner slide are guided directly into the outer slide, wherein the half shells serve to guide the outer slide. Advantageously, the inner slides are then not bordered at their upper and lower ends on the half-shells, so that a more variable adjustability can be achieved.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße variable Verbindungsvorrichtung aus solchen Materialien gebildet sein, die die zur Kraftaufnahme erforderlichen physikalischen Eigenschaften aufweisen. Für die Bereitstellung von tragenden Raumstrukturen können die einzelnen Komponenten der variablen Verbindungsvorrichtung vorzugsweise aus Metall, Faserkunststoffverbund (FKV), Kunststoff oder Keramik gebildet sein. Der Innenkörper kann aus einem leichteren und weniger festem Material, wie beispielsweise Kunststoff gebildet sein, um das Eigengewicht der variablen Verbindungsvorrichtung gering zu halten.In principle, the variable connection device according to the invention can be formed from materials which have the physical properties required for the absorption of force. For the provision of supporting spatial structures, the individual components of the variable connection device may preferably be formed from metal, fiber-reinforced plastic composite (FKV), plastic or ceramic. The inner body may be formed of a lighter and less rigid material, such as plastic, to minimize the dead weight of the variable connection device.
Neben der Verwendung als Architekturknoten zur Umsetzung frei formbarer Tragkonstruktionen eignet sich die Erfindung auch für Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik Anhand der nachfolgenden Figuren soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.In addition to the use as an architectural node for the implementation of freely deformable supporting structures, the invention is also suitable for applications in mechanical and plant engineering and in aerospace technology. The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the following figures.
Es zeigen:Show it:
Wiederkehrende Merkmale sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Recurring features are identified in the figures with the same reference numerals.
Die
Zum Koppeln von Stäben können die Befestigungsmittel
Die
An ihren Innenseiten weisen die Halbschalen
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