Зубчатое соединение

Изобретение относится к зубчатому соединению в основном из деревянных частей. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности соединения. Зубчатое соединение содержит, по меньшей мере, один палец. Необходимые дополнительно формы пальцев были обработаны фрезой при помощи режущего инструмента, такого как фрезерный курсор, для обеих соединительных частей. Высота, по меньшей мере, одной дополнительной пары пальцев изменяется вдоль длины блокировочной пары пальцев. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Настоящее изобретение относится к зубчатому соединению в соответствии с преамбулой п.1 и способу в соответствии с преамбулой п.7.

Использование зубчатых соединений в соединениях деревянных балок является общеизвестным. Однако некоторые проблемы связаны с такими зубчатыми соединениями.

Одной проблемой является то, что пальцы остаются видимыми на всех сторонах, но обычно они видны, по меньшей мере, на двух сторонах. Видимые пальцы вызывают много разных проблем. Они нарушают эстетический вид. Обычно, их нельзя покрасить без черновой обработки, как, например, заточки и грунтовки. Из-за видимых пальцев вода и грязь могут проникать в древесину и вызывать ее повреждение.

Другим недостатком, связанным с зубчатыми соединениями, является то, что выемки для пальцев достигают наружной стороны соединения. Такое зубчатое соединение описано, например, в публикации US 3452502. Из соединительных частей материал удаляется на наружную сторону соединительного участка, что уменьшает прочность. Пальцы на наружной стороне соединения выглядят неэстетично, и, кроме того, вода и грязь могут собираться в них, вызывая их повреждение. Кроме того, такая проблема связана с зубчатыми соединениями, когда во время сборки соединения трудно разместить. Выемки для пальцев не размещают соединительные части точно относительно друг друга.

Существующие зубчатые соединения не являются оптимально прочными, поскольку они имеют структурные разрывы, которые вызывают большие локальные напряжения.

Задачей настоящего изобретения является создание такого зубчатого соединения, которое устраняет указанные проблемы. Новое соединение является усовершенствованным по сравнению с предыдущим соединением, что подтверждается более четко в вариантах его осуществления, оно визуально соответствует качественно более высокому уровню и является более прочным, особенно зубчатое соединение, пальцы которого являются невидимыми, а из соединительных частей не удаляется материал на наружную сторону соединительного участка. Соединение в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что определено в преамбуле п.1, и способ характеризуется тем, что определено в преамбуле п.7.

В настоящем изобретении используются некоторые известные способы.

- Соединение выполнено посредством вырезания дополнительных пальцев между частями, обычно, преимущественно, пальцев, сужающихся по направлению к концу.

- Клей наносится на пальцы, и они вместе сжимаются. В особых случаях, в соединении также используются гвозди, винты и другие соединительные средства, предназначенные для упрочнения соединения или облегчения изготовления. В другом особом случае, когда прочность соединения является вторичным, или когда соединение выполняется в условиях, в которых использование клея невозможно, как, например, вне заводских условий, когда нет ни клея, ни других соединительных средств, вследствие чего соединение выполняется только с помощью контакта соединительных поверхностей.

- Пальцы в частях, которые необходимо соединить, могут быть подобными, так как обе части, которые необходимо соединить, могут быть обработаны с помощью одного и того же резца, только изменяя расположение резца относительно соединительных частей. Однако обычно пальцы в соединительных частях могут быть разными, в результате чего необходимо иметь два разных резца - охватываемый резец и охватывающий резец.

В настоящем изобретении используются некоторые новые решения.

- Высота пальцев изменяется. Пальцы имеют самую маленькую высоту на концах соединения или, по меньшей мере, на другом конце. Изменение высоты пальцев осуществляется таким образом, что резец перемещается дальше от соединительной части, на которой необходимо сделать вырез. Обычно, это означает, что в дополнение к направлению резания резец направляется также в поперечном направлении. В качестве альтернативы, соединительная часть может относительно резца перемещаться на место, или они оба могут перемещаться. Обычно, в соединении много пальцев расположено рядом, и часто высота этих параллельных пальцев изменяется одинаково в направлении резания, но также возможно, чтобы высота параллельных пальцев изменялась иначе. Обычно, предпочтительно, чтобы пальцы на краях соединительного участка были короткими, например, пальцы были короткими в начале и конце вырезов, и чтобы крайние пальцы были короткими.

- Обычно, высота пальцев на концах вырезов равна нулю. На основании подобного решения, обеспечиваются многие преимущества: пальцы являются невидимыми, и соединение визуально соответствует высокому качеству. В соответствии с настоящими решениями, выемки для пальцев частично находятся снаружи соединительного участка, в результате чего эти выемки являются гнездами для грязи и воды. Новое соединение является прочным, поскольку древесина совсем не вырезается снаружи соединительного участка. Также достигается большая прочность, поскольку высота пальцев постепенно уменьшается, так что на конце соединения не возникают пики больших напряжений.

- Во время резки резец направляется вдоль линии резания, по меньшей мере, на концах выреза, кроме того, часто в середине.

- Резец имеет маленький диаметр. Чем меньше резец, тем более универсальные соединения могут быть им выполнены. В некоторых случаях, например, когда одна соединительная часть толще другой, преимущественно, выполнять резку одной части с помощью маленького резца, а другой части с помощью большего резца. Более маленький резец обычно выбирается как можно меньше.

- Обычно, поверхность соединения подвергается черновой обработке перед вырезкой пальца в изогнутый вид, что соответствует концам, которые необходимо отрезать. Это может быть сделано так, что пальцы вырезаются при перемещении курсора в направлении с отдельным цилиндрическим резцом или тем же самым курсором для пальца при помощи оси.

- Когда требуется высокая прочность соединения, пальцы сильно сужаются по направлению к концу. В подобном соединении резец на концах резки направляется перпендикулярно относительно направления резки, т.е., в направлении режущего инструмента. В качестве альтернативы, часть, которую необходимо отрезать, перемещается, а резец остается неподвижным, или оба они перемещаются. Кроме того, режущий инструмент также может перемещаться. Этот способ является особенно практичным, если за один раз вырезается только один палец. Форма пальца на конце соединения отличается от формы пальцев в середине, они являются короткими, нижние части пальцев шире, а концы уже, например, с помощью одного резца режущего инструмента можно получить много пальцев с различными формами, т.е., резец режущего инструмента вырезает выемку для пальца или широкую, как этот резец, или более широкую с возможностью изменения, и палец, образованный таким образом, является более коротким.

- Соединительные зазоры в соответствии с соединением настоящего изобретения изменяются больше, чем обычные соединения среди прочего, из-за неточности резки. Следовательно, целесообразно использовать в соединении клей. Он используется в довольно больших соединительных зазорах, даже в больших соединительных зазорах с размером 0,6 мм.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где

на фиг.1, 2, 3, 4 изображено соединение двух деревянных частей, сечения a-a, b-b, c-c;

на фиг.2, 5, 6, 7 изображены различные типы пальцев;

на фиг.8 изображено соединение с изогнутой вырезанной выемкой;

на фиг.9, 10 изображены угловые соединения;

на фиг.11, 12 изображены угловые соединения частей, имеющих толщину;

на фиг.13, 14 изображено соединение деревянной части и доски.

На фиг.1 изображено зубчатое соединение двух деревянных частей 1 и 2, на фиг.2 и 3 изображены сечения a-a и b-b, и на фиг.4 изображено альтернативное сечение c-c. В этом случае, соединение выполнено таким образом, что линия 3 шва, видимая на наружной поверхности, является прямой, но в некоторых случаях, преимущественно, линия шва является изогнутой. Соединение выполнено, преимущественно, таким образом, что часть 1 разрезана вдоль линии 3, преимущественно, с помощью обычной пилы. Конец линии части 2 образован в соответствии с линией 4, например, с помощью цилиндрического курсора или обычно, преимущественно, с помощью курсора для пальца с перемещением его в направлении оси. Соединением в середине является обычное зубчатое соединение, как показано на фиг.2, где палец сужается по направлению к концу. В случае фиг.3, пальцы на концах вырезов части 2 становятся короче, что достигается перемещением резца в направлении оси. Во время обработки части 2 режущий инструмент не перемещается в направлении оси. Подобное решение является практичным во многих отношениях. Обработка пальцев является простой. Прочность является высокой, принимая во внимание, что более широкие пальцы установлены на критической стороне. В некоторых случаях резец не может совсем перемещаться в направлении оси. В качестве альтернативы, пальцы частей 1 и 2, как показано на фиг.4, таким образом, вырезаны более широкими. Подобное решение является наиболее оптимальным во время сборки соединения, пальцы трудно повреждаются, и части легко и точно размещаются относительно друг друга. Если кому-то потребуется получить кромки выреза высокого качества в направлении вращения режущего инструмента, то резка на концах выреза устанавливается в направлении режущего инструмента, т.е. так называемая обратная подача, т.е. направление вращения режущего инструмента отличается на разных концах вырезанной выемки.

На фиг.5 изображена обычная сужающаяся дополнительная пара пальцев между соединительными частями 1 и 2, которая образована из охватываемого пальца части 1 и охватывающего пальца части 2. Такой палец оптимально плотно прилегает к точкам, в которых необходима высокая прочность. В соединениях клееной древесины высотой h пальца обычно является h≈3-50 мм, конец пальца t≈0,5-2 мм, паз g для клея в зависимости от клея обычно равен ≈0,1-1 мм. Нижняя часть пальца обычно выбирается таким образом, что h/p≈3-6. Количество пальцев обычно устанавливается как можно большим, т.е. распределение пальцев составляет p+t. Обычно, удаленные края отличаются от других, поскольку при помощи этих пальцев край соединения образуется эстетическим высокого качества с помощью известных способов.

На фиг.6 изображен прямой или немного суженный палец по направлению к концу. Поверхности частей 1 и 2 подогнаны благодаря своим формам таким образом, что во время сборки образуется достаточный зазор в зубчатом соединении, и деревянные части совсем не сжимаются, или только незначительно, настолько незначительно, что в результате сборки достигается достаточно плотное соединение посредством небольшого сжимающего усилия без повреждения соединительных частей. Благодаря выполнению такого соединения пальцы разного размера могут быть выполнены без движения курсора в сторону.

На фиг.7 изображено соединение, в котором палец части 1 является прямым, а палец части 2 незначительно сужающимся по направлению к концу. Такие пальцы пригодны для соединений клееной древесины, когда в нижних частях пальцев устанавливается небольшой зазор d, который обычно меньше 0,6 мм и, кроме того, меньше самого большого зазора для клея, предусмотренного для использования клея. Соединения блокируются в результате сборки, когда профили пальцев соответствуют таким профилям, что пальцы сжаты на концах или сжаты до некоторой небольшой степени e.

На фиг.8 изображено соединение, в котором линией выреза является U-образная кривая. С помощью подобного решения поверхность соединения увеличивается и одновременно также увеличивается прочность по сравнению с тем случаем, когда поверхность выреза является прямой. Кроме того, достигаются большая поверхность для клея и меньше отходов материала, если вырез имеет форму буквы S, или вырез проходит под углом относительно соединительных частей. Этот тип соединения используется без клея и даже без каких-либо других соединительных средств, если соединение подвергается только сжимающему напряжению. Если соединение подвергается относительно небольшому растягивающему напряжению, то соединительными средствами в соединении одновременно могут быть только гвозди или винты 5.

На фиг.9 изображено угловое соединение, в котором пальцы укорочены только в вогнутом угле. Такое решение является особенно преимущественным, если соединение деформировано под действием момента, который вызывает сжатие в вогнутом угле. Линия выреза является кривой, таким образом, длина соединения становится больше, если вырез был прямым. Линия выреза также может иметь форму буквы S или зубчатую форму. При помощи формы выреза можно регулировать прочность соединения или другие характеристики по требованию. Вырез в соответствии с фигурой является преимущественным, если часть 1 является прочнее или его поперечный разрез больше.

На фиг.10 изображено угловое соединение двух деревянных балок 1 и 2. Необходимо, чтобы линия выреза не проходила в направлении ни одной из балок, а отклонялась от направлений балок как можно дальше, т.е., линия выреза, преимущественно, проходит, приблизительно, в направлении половины угла соединения. Оптимальный результат также достигается, когда вырез выполнен как можно меньше в направлении балок, или как можно ближе к половине угла соединения. Если в соединении клей не используется, а, например, используются винты, гвозди и т.д., то соединительный участок необходимо сделать как можно больше, благодаря чему преимущественно осуществлять вырез так, чтобы вырезанные выемки были прямым продолжением граничной линии другой части.

На фиг.11, 12 изображено угловое соединение двух частей разной толщины. Палец является сужающимся. Резец не может перемещаться в сторону в результате резки пальцев части 1, таким образом, пальцы должны быть образованы только прямыми в результате резки части 2. Этот пример иллюстрирует, что соединение необязательно должно достигать полностью участок соединительной части. Среди прочего, подобное решение является практичным, когда необходимо, чтобы угол соединения был высокого класса, чтобы он не имел трещин, погрешностей выреза и т.д., обусловленных резкой. Соответственно, соединение может быть больше соединенной балки.

На фиг.13, 14 изображено соединение доски 2 и деревянной части 1. Доска является тонкой, поэтому палец не может быть непрерывным, поскольку это ослабило бы слишком сильно доску. Когда палец является прерывистым, как показано на фигурах, около половины доски может не иметь выемки для пальцев. В таком случае, часть 1 может быть выполнена из древесины, но обычно, преимущественно, в виде фермы, зубчатой пилы или вырезанной LVL, клееной фанеры и т.д. Форма пальца, изображенная на фиг.7, особенно эффективна, когда палец части 1 является прямым, особенно, преимущественно, выполненным таким образом, что эта часть не имеет отдельного пальца, но край части 1 обработан фрезой или вырезан в форме охватывающего пальца части 2. В качестве альтернативы, в части 1 палец сужается по направлению к концу пальца, который для упрощения изготовления обрабатывается снаружи соединительного участка, в результате чего не требуется перемещения резца в направлении оси.

Выше описаны некоторые варианты осуществления. Идея настоящего изобретения может также применяться в других аспектах в пределах формулы изобретения.

1. Зубчатое соединение, соединенное с соединением, собранным, по меньшей мере, в основном, из деревянных частей (1, 2), как, например, деревянная балка, клееная деревянная балка, клееная фанера, древесно-стружечная плита, древесноволокнистая плита, клееный брус, ламинат, которое содержит, по меньшей мере, один палец, причем в обеих указанных частях при помощи режущего инструмента, такого как курсор, вырезана необходимая дополнительная форма пальца, отличающееся тем, что форма пальца на конце соединения отличается от формы пальцев в середине так, что, по меньшей мере, на одном конце соединения высота дополнительного пальца меньше, а нижняя часть пальца шире, чем в середине.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что высота пальца на концах соединения равна нулю, благодаря чему палец в угле соединения является невидимым.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что изменение ширины (t) конца пальца осуществлено посредством направления резца в направлении его оси.

4. Соединение по п.3, отличающееся тем, что в угле соединения укорачивание пальцев и утолщение концов подгоняется для размещения только в другой соединительной части, или укорачивание и расширение пальцев подгоняется для размещения в обеих соединительных частях приблизительно таким же образом.

5. Соединение по п.4, отличающееся тем, что разница между нижними частями и концами (p-t) незначительна, так что в паре пальцев имеется небольшой зазор, при этом в соединении остается разрыв самое большое около 0,6 мм.

6. Соединение по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из соединительных частей вырезана посредством режущего инструмента, диаметр которой маленький, меньше 50 мм плюс высота пальцев, преимущественно меньше 25 мм плюс высота пальцев.

7. Способ изготовления дополнительного зубчатого соединения деревянных частей (1, 2) посредством режущего инструмента с вращением вокруг его оси, как, например, курсора, отличающийся тем, что изменение высоты пальца осуществляют также посредством направления режущего инструмента в направлении выреза, а также против этого направления, т.е. перпендикулярно в направлении его оси.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что режущий инструмент направляют для укорачивания и/или расширения дополнительной пары пальцев на концах соединения.