ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ФИГУРНЫХ ПОЛЫХ ШТАНГ

Полезная модель относится к устройствам для соединения элементов каркасных конструкций из алюминиевого или стального профиля и может быть использована, например, при строительстве перегородок, боксов и других объектов в выставочных помещениях для быстрого и надежного крепления горизонтальных или наклонных прогонов (штанг) к вертикальным стойкам.
Известно приспособление для каркасной конструкции по патенту США №4345849, F 16 B 7/04, 1982 г., предназначенное для соединения и разъединения составляющих конструкцию штанг, установленное в несущих штангах. Приспособление содержит опорный элемент с установленным в нем эксцентриковым элементом и пружинную стяжку (держатель), охватывающую опорный элемент и установленную с возможностью ее перемещения в продольном и поперечном направлении в зависимости от вращения эксцентрика. Доступ для его поворота обеспечивается с одной стороны штанги, в которой размещено приспособление. Пружинная стяжка выполнена в виде П-образной скобы, включающей пару рычагов, одни концы которых соединены перемычкой, а другие, зацепляющие концы имеют крючкообразную форму. В пружинной стяжке выполнен паз для размещения эксцентрика, а сам эксцентрик выполнен из двух плоских кулачков, жестко соединенных между собой опорным штифтом с внутренним отверстием, и установленной в этом отверстии втулки. На внешней поверхности втулки и на внутренней поверхности штифта нанесены бороздки, предназначенные для взаимодействия втулки и штифта. При повороте эксцентрика его кулачки, взаимодействуя с задней стенкой пружинной стяжки, отодвигают ее, S-образные загибы рычагов наползают на центральную перемычку опорного элемента, раздвигаются в поперечном направлении и зацепляются за стенки Т-образного паза другой штанги.
Для установки указанного приспособления в несущую штангу пружинную стяжку со вставленными в нее опорным элементом и кулачковой частью эксцентрика размещают в полости штанги у ее торца, после чего через отверстие в корпусе штанги втулку с усилием вставляют в отверстие штифта эксцентрикового элемента. При этом получают практически неразъемную конструкцию, т.е. извлечь приспособление из
штанги после его установки весьма затруднительно, и в случае выхода из строя одного из приспособлений приходится заменять всю штангу, что увеличивает время сборки всей каркасной конструкции, а также требует наличия дополнительных штанг, повышая тем самым общую стоимость монтажа конструкции.
Известно замковое приспособление германской фирмы "Octanorm Nordic" (см. Каталог изделий указанной фирмы, 1994 г., артикул Z961), содержащее корпус с установленной в нем пружинной стяжкой и эксцентриковый болт, размещенный в отверстии пружинной стяжки. Эксцентриковый болт содержит головку, ось и два кулачка, наружный и внутренний, размещенные на оси болта один над другим. Пружинная стяжка выполнена с двумя лапками, разделенными продольным пазом, и снабжена пружинящей отгибкой, контактирующей с наружным кулачком эксцентрикового болта и размещенной в том конце паза, где соединяются лапки. Задний торец пружинной стяжки выполнен с отгибкой, параллельной плоскости стяжки.
Затяжку замкового приспособления осуществляют поворотом эксцентрика с помощью специального ключа. При повороте эксцентрика наружный кулачок взаимодействует с отгибкой пружинной стяжки и перемещает ее, при этом лапки стяжки, имеющие S-образную форму, наползают на наклонные площадки корпуса, раздвигаются и своими крючками зацепляются за стенки паза в стойке. При дальнейшем повороте эксцентрика и соответствующем ему перемещении стяжки осуществляется прижим прогона к стойке с усилием, определяемым упругой деформацией стяжки. В исходное состояние стяжка перемещается принудительно за счет взаимодействия наружного (верхнего) кулачка эксцентрика со специальной выдавкой в стяжке.
Внутренний (нижний) кулачок эксцентрика служит для ограничения его поворота в пределах от 0 до 180°, которое осуществляется за счет взаимодействия кулачка со стенками фигурного отверстия в стяжке. Подпор эксцентрика в поперечном направлении осуществляется отгибкой в стяжке, опирающейся на внутреннюю стенку корпуса.
В указанном замковом приспособлении при нажатии на эксцентрик с усилием, превышающим усилие подпора, и одновременном повороте ключа верхняя стенка корпуса часто подвергается деформированию, в результате чего замок заклинивается в штанге и выходит из строя. Кроме того, из-за малых размеров внутреннего кулачка по сравнению с допускаемыми зазорами при приложении к ключу значительного усилия эксцентриковый болт зачастую проворачивается, что увеличивает время сборки
выставочного оборудования и снижает надежность соединения. Детали замка имеют достаточно сложную конфигурацию, их изготовление требует дорогой оснастки, приводя к удорожанию замкового соединения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является приспособление для соединения фигурных полых штанг по патенту СССР №1838765, F 16 B 7/22, 1993 г., содержащее корпус, установленный в нем с возможностью продольного перемещения пружинный элемент (профильную плиту), имеющий на одном конце два зацепа в виде крючков, и эксцентриковый болт, размещенный на другом конце пружинного элемента. Продольное перемещение пружинного элемента обеспечивается вращением болта.
В указанном приспособлении в пружинном элементе (плите) с одной стороны выполнена глухая продольная щель, разделяющая его на две полосы, концевые участки которых изогнуты в виде крючков и разомкнутыми концами направлены навстречу друг другу. Ближе к другому концу плиты в ней выполнено удлиненное окно, через которое проходит эксцентриковый болт. На другом конце плиты выполнена петля, свободный конец которой расположен под прямым углом к упорной поверхности плиты и также проходит через удлиненное окно в плите. При этом тот участок конца петли, который выступает за упорную поверхность, служит задним управляющим выступом для эксцентрикового диска болта; на противолежащей этому выступу стороне окна выполнен передний управляющий выступ, а эксцентриковый диск опирается на упорную поверхность плиты и расположен между этими выступами.
Эксцентриковый болт содержит головку, верхний кулачок, выполненный в виде упомянутого эксцентрикового диска, и цилиндрическую опорную шейку, со стороны диска снабженную упором, который может перемещаться через одностороннюю вырезку окна плиты, и предназначен для ограничения поворота болта свыше 180°. Однако размеры этого упора, выполняющего функцию нижнего кулачка, относительно малы по сравнению с зазором окна плиты, и при приложении к эксцентриковому болту излишнего вращающего усилия упор может проскальзывать через ограничивающую кромку окна, приводя к проворачиванию болта и ослаблению положения зажима приспособления.
Корпус устройства выполнен с двумя клиновидными поверхностями, контактирующими каждая с наклонным участком соответствующего крючка. При перемещении пружинного элемента в продольном направлении его крючки смещаются относительно друг друга по клиновидным поверхностям в поперечном к элементу направлении. Приспособление устанавливают в несущей штанге, затем головки
крючков заводят в паз второй штанги и поворотом эксцентрикового болта вдвигают пружинный элемент в корпус. При этом крючки раздвигаются относительно друг друга, а торцы их головок зацепляются за противоположные стенки паза второй штанги.
Однако практика показывает, что усилия прижатия наклонных участков крючков к клиновидным площадкам не одинаковы, и один из них, прижимаемый к верхней площадке, подвержен большему скручиванию. При этом создается крутящий момент, воздействующий на стяжку и стремящийся развернуть ее в поперечном направлении. Это может привести к перекашиванию стяжки в корпусе приспособления и, тем самым, к заклиниванию устройства, что снижает надежность соединения.
Кроме того, изготовление пружинного элемента с петлей и передним управляющим выступом согласно описанному выше является весьма нетехнологичным, т.к. требует выполнения нескольких операций и дорогой оснастки. При этом для надежного крепления штанг всей каркасной конструкции в каждом приспособлении необходимо точное соблюдение расстояния между задним управляющим выступом и торцевыми кромками крючков, прижимающих стенки второй штанги к торцевой стороне несущей штанги, что сложно осуществить из-за разброса допусков при нескольких гибочных операциях. Если же это условие не выполняется, то либо штанги будут неплотно притянуты друг к другу, либо зацепление крючками стенок второй штанги вообще не произойдет. Это приводит к необходимости замены приспособления, что также увеличивает трудозатраты и стоимость сборки каркасной конструкции выставочного оборудования и снижает надежность соединения конструкции в целом.
Полезная модель решает задачу упрощения конструкции устройства, повышения надежности соединения штанг за счет обеспечения симметричности распределения нагрузки в зацепах приспособления, а также снижения стоимости его изготовления и применения.
Достигается это тем, что в приспособлении для соединения фигурных полых штанг, содержащем корпус с выполненными в нем клиновидными площадками, размещенный в корпусе с возможностью продольного перемещения пружинный элемент, имеющий на одном конце зацепы в виде крючков, и эксцентриковый болт, установленный в фигурном отверстии на другом конце пружинного элемента и выполненный в виде последовательно расположенных головки, кулачка и опорной шейки, а в средней части пружинного элемента выполнена опорная отгибка, контактирующая с внутренней поверхностью корпуса, пружинный элемент выполнен с
тремя крючками, из которых два боковых направлены разомкнутой частью в одну сторону, а средний - в противоположную сторону, а в корпусе выполнены три клиновидные площадки, предназначенные для взаимодействия с каждым из крючков, соответственно. При этом две боковые клиновидные площадки размещены на одной внутренней поверхности корпуса, а средняя площадка - на противоположной внутренней поверхности корпуса. Ширина обоих боковых крючков пружинного элемента выполнена одинаковой, а средний крючок пружинного элемента выполнен более широким, чем боковые крючки.
Задний торец пружинного элемента выполнен отогнутым на 180°, причем отгиб заднего торца выполнен с выступом, предназначенным для ограничения поворота эксцентрикового болта. Опорная поверхность отгиба заднего торца пружинного элемента, контактирующая с эксцентриковым болтом, выполнена радиусной, а кромка фигурного отверстия пружинного элемента, противолежащая отгибу заднего торца пружинного элемента, отформована с образованием переднего упора для эксцентрикового болта.
Опорная отгибка пружинного элемента размещена у основания среднего крючка и отогнута в сторону, противоположную отгибу заднего торца пружинного элемента.
Для обеспечения опоры эксцентрикового болта на внутренней поверхности корпуса выполнен прилив, а в задней части корпуса выполнена выборка с радиусной частью поверхности, контактирующей с головкой эксцентрикового болта.
При этом кулачок эксцентрикового болта выполнен в форме эллипса, малый радиус которого, взаимодействующий с упорными поверхностями пружинного элемента, соразмерим с радиусом скругленной части отгибки пружинного элемента.
Устройство поясняется чертежами, на которых на фиг.1 показано заявленное приспособление в аксонометрии; на фиг.2 - это же приспособление в плане; на фиг.3 - продольный разрез приспособления по линии А-А (в положении, обеспечивающем его монтаж и демонтаж); на фиг.4 - вид приспособления по стрелке Б; на фиг.5 - продольный разрез приспособления в рабочем (затянутом) положении; на фиг.6 - вид приспособления по стрелке В; на фиг.7 - вид пружинной стяжки в плане; на фиг.8 - пружинная стяжка, вид сбоку.
Приспособление для соединения фигурных полых штанг, например, для крепления прогона 1 к стойке 2, имеющей Т-образный паз, содержит корпус 3 с выполненными в нем двумя боковыми клиновидными площадками 4, расположенными на нижней внутренней поверхности корпуса 3, средней клиновидной площадкой 5, расположенной на верхней внутренней поверхности корпуса 3, и блокировочными
выступами 6. В корпусе 3 установлены пружинный элемент 7, размещенный с возможностью его продольного перемещения и имеющий на одном конце зацеп в виде крючков, и эксцентриковый болт 8, размещенный на другом конце пружинного элемента 7.
С одного конца пружинный элемент 7 разделен на три полосы: две боковые полосы 9 и среднюю полосу 10, каждая из которых изогнута симметрично относительно плоскости пружинного элемента, причем боковые полосы 9 изогнуты в одну сторону, а средняя полоса 10 - в противоположную.
Концевые участки этих полос изогнуты в виде U-образных боковых крючков 11, расположенных на полосах 9, и среднего крючка 12, расположенного на полосе 10. При этом два боковых крючка 11 и средний крючок 12 разомкнутыми концами направлены навстречу друг другу, и имеют наклонные участки 13, 14 и расположенные за ними продольные участки 15 и 16, соответственно. Для обеспечения более равномерной площади опоры зацепов на обе стороны Т-образного паза ширина обоих боковых крючков 11 пружинного элемента 7 одинакова, а средний крючок 12 выполнен более широким, чем боковые крючки.
Толщина d каждого из крючков 11 и 12 несколько меньше ширины проходного отверстия b Т-образного паза 17, выполненного в стойке 2, соединяемой с прогоном 1. В исходном (выдвинутом) положении пружинного элемента 7 головки крючков 11 и 12 расположены друг относительно друга так, что их общая толщина не превышает толщины d одного крючка. Каждый из продольных участков 15 и 16 полос 9 и 10 изогнут в средней части и расположен примерно на одном уровне с разомкнутым концом соответствующего крючка 11 или 12, причем полосы 9 и 10 образуют S-образную форму с перекрещенными наклонными участками 13 и 14.
В центральной части пружинного элемента 7 выполнена пружинящая опорная отгибка 18, края вырубки которой ограничены технологическими отверстиями. Эта опорная отгибка 18 размещена у основания среднего крючка 12 и предназначена для создания пружинящего воздействия (усилия подпора) на эксцентриковый болт 8, установленный в пружинном элементе 7. Для этого отгибка 18 своим свободным концом 19 контактирует с возможностью скольжения с внутренней поверхностью корпуса 3, причем в месте контакта с корпусом она изогнута больше, чем полосы 9 и 10.
Эксцентриковый болт 8 содержит последовательно расположенные головку 20 с отверстием под многошлицевую отвертку или ключ, кулачок 21, выполненный в виде
эксцентрикового диска и опирающийся на пружинный элемент 7 своей внутренней поверхностью 22, и опорную шейку 23, соосную с головкой 20 болта и установленную в отверстии 24 в задней стенке корпуса 3. Опорная шейка 23 на торцевой поверхности снабжена пазом для обеспечения сборки. Подпор эксцентрикового болта 8 в поперечном направлении осуществляется опирающейся на внутреннюю поверхность корпуса 3 отгибкой 18 пружинного элемента 7.
За опорной отгибкой 18 в элементе 7 выполнено управляющее фигурное отверстие 25, через которое проходит эксцентриковый болт 8. Отверстие 25 имеет вытянутую в продольном направлении пружинного элемента форму, причем на одном его конце, приближенном к заднему торцу 26 пружинного элемента, выполнена выемка 27 для взаимодействия с кулачком 21, предназначенная для ограничения поворота эксцентрикового болта 8 в пределах от 0° до 180°.
Для того, чтобы обеспечить надежное взаимодействие кулачка 21 с отверстием 25, толщина кулачка немного превышает толщину пружинного элемента 7.
Задний торец 26 пружинного элемента 7 выполнен отогнутым на 180°, причем отгиб 28 заднего торца выполнен с выступом 29, предназначенным для ограничения поворота эксцентрикового болта. Опорная поверхность отгиба 28, контактирующая с эксцентриковым болтом 8, выполнена радиусной. Кроме того, кулачок 20 эксцентрикового болта 8 выполнен в форме эллипса, малый радиус которого, взаимодействующий с упорными поверхностями пружинного элемента 7, соразмерим с радиусом скругленной части отгиба 28 пружинного элемента.
В месте перемычки между опорной отгибкой 18 и фигурным отверстием 25 пружинного элемента 7 кромка фигурного отверстия, противолежащая отгибу 28 заднего торца 26 пружинного элемента, отформована с образованием переднего упора 30 для эксцентрикового болта.
Для блокировки замка в закрытом состоянии, т.е. предотвращения нажатия эксцентрикового болта 8, когда приспособление вставлено в штангу 1 и головка 20 болта 8 размещена в фиксирующем отверстии штанги, служат выполненные в задней части корпуса 3 блокировочные выступы 6, препятствующие перемещению пружинного элемента 7 в поперечном направлении. При повороте эксцентрикового болта 8 задний торец 26 пружинного элемента 7 беспрепятственно проходит над блокировочными выступами 6, и нажатие на эксцентрик 8 становится невозможным. Причем торец 26 оказывается над выступами 6 при очень малом продольном перемещении стяжки, равном, например, 0,1 мм. Это расстояние должно быть малым
для того, чтобы стяжка не успела развернуться под действием крутящего момента, возникающего от разведенных крючков 11 и 12.
На наружной части корпуса 3 выполнены выступы 30, торцы которых в положении зацепления прилегают к торцевой стороне прогона 1. Выступы 30 расположены по обеим сторонам от крючков 11 и 12 примерно на их уровне в выдвинутом положении, а ширина выступов 30 соответствует ширине b проходного отверстия Т-образного паза 17, выполненного в стойке 2. При монтаже каркасной конструкции выступы 30 входят в паз 17 стойки 2 и тем самым препятствуют перекашиванию прогона 1 по отношению к стойке 2.
Для установки замкового приспособления в боковой стенке штанги (прогона 1) выполняют фиксирующее отверстие 31 под выступающую за габариты приспособления головку 20 эксцентрикового болта 8. При нажатии на головку 20 эксцентрика выступающая его часть утапливается в корпус 3, и приспособление свободно вставляется в штангу. При совпадении головки 20 болта 8 с фиксирующим отверстием 31 в прогоне 1 под давлением пружинного элемента 7 эксцентриковый болт 8 выталкивается из корпуса 3, и его выступающая часть размещается в фиксирующем отверстии прогона.
Для поворота эксцентрикового болта 8 в головке 20 выполнено глухое фасонное отверстие 32 под установочный ключ или многошлицевую отвертку.
Приспособление работает следующим образом. Затяжку (закрытие) замкового приспособления осуществляют поворотом эксцентрикового болта 8 специальным ключом на пол-оборота по стрелке 33. При повороте эксцентрика его кулачок 21, взаимодействуя со стенками управляющего отверстия 25 пружинного элемента 7, отодвигает его в направлении паза 17 стойки 2 на некоторое расстояние. При этом наклонные участки 13 и 14 S-образных полос 11 и 12 элемента 7 наползают на клиновидные площадки 4 и 5 корпуса 3, раздвигаются и крючками 9 и 10 зацепляются за стенки паза 17 в стойке 2. При дальнейшем повороте эксцентрикового болта 8 и соответствующем ему перемещении пружинного элемента 7 осуществляется прижим прогона к стойке с усилием, определяемым упругой деформацией элемента 7. Размыкание (открытие) замкового приспособления происходит в обратном порядке. В исходное состояние стяжка перемещается принудительно за счет взаимодействия кулачка 21 эксцентрикового болта 8 с фигурным отверстием 25 в пружинном элементе.
Таким образом, выполнение пружинного элемента с тремя крючками, направленными разомкнутой частью навстречу друг другу, а не с двумя, как в известных технических решениях, с соответствующими этим крючкам тремя
клиновидными площадками, выполненными в корпусе, а также форма исполнения крючков (их различная ширина) позволяют сделать нагрузку на крючки пружинной стяжки более равномерной (симметричной) и, тем самым, снизить деформацию профиля за счет увеличения площади опоры крючков на стенки паза в прогоне, что существенно повышает надежность работы приспособления и снижает себестоимость его изготовления, а также упрощает конструкцию и производство устройства.