Патент на изобретение №2201124

(54) КОМПЛЕКТ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ИХ СБОРКИ

(57) Реферат:

Изобретение может использоваться в строительстве, в частности, для возведения деревянных построек, а также в мебельном производстве. Комплект конструктивных элементов для создания объемных изделий содержит элементы в виде реек. Элементы соединяются плотным примыканием боковых или торцевых граней одних элементов к боковым или торцевым граням других. Исходная форма стыкуемых частей сохраняется. Способ сборки объемных изделий из комплекта конструктивных элементов включает операции нарезки по длине исходных элементов и сборки из них вторичных конструктивных элементов – профилей с последующей сборкой изделия. Длина элемента, входящего в размерную цепочку изделия, определена в соответствии с фактическими значениями толщины и ширины элементов той же цепочки так, чтобы общий размер всех элементов каждой цепочки составлял заданный. Такой способ сборки именно такого комплекта элементов позволяет обеспечить беззазорность соединений и исключить в них дополнительные моменты нагрузки, чем повышает надежность соединений элементов и изделий в целом. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 9 ил.

Изобретение может использоваться в строительстве, в частности, для возведения деревянных построек и их частей, а также в мебельном производстве, как для создания изделий мебели целиком, так и для изготовления отдельных частей.

Известны строительные элементы по DE 19533638 A1, 13.03.97 по кл. Е 04 С 2/40, состоящие из скрепленных между собой деревянных балок. Строительные элементы легко соединяются между собой, образуя такие конструкции, как перегородки, в том числе в различных вариантах примыкания друг к другу. Такие элементы очень технологичны в строительстве.

Известен комплект конструктивных элементов для сборки предметов мебели по US 4701065 А, 20.10.87 по кл. В 25 G 3/00; F 16 В 9/00. Эти элементы, преимущественно из бамбука, комплектуются с выбором определенных длин для образования тех или иных фрагментов мебели, собираемой посредством резьбовых соединительных элементов. Такие комплекты предоставляют их владельцам возможность собирать различные предметы мебели по своему выбору.

Известны схожие между собой по исполнению и назначению наборы деталей (элементов) по FR 2536477 А, 25.05.84 по кл. F 16 В 12/14; А 47 В 47/04 и по US 4141584 А, 27.02.79 по кл. А 47 С 7/00. В этих комплектах используются элементы, технологичные и унифицированные настолько, чтобы быть дешевыми. В частности, каждый элемент имеет квадратное сечение и постоянный диаметр соединительных отверстий под резьбовые элементы. Эти комплекты предназначены для производства мебели.

Вышеперечисленные аналоги имеют общий недостаток, а именно узкую область использования.

Наиболее близкими к заявленному изобретению являются элементы, известные из журнала “Дом” 3’97, с. 12; 6’99, с. 8, комплекты из таких элементов с одинаковым успехом могут использоваться и в строительстве, и при изготовлении мебели. В качестве исходных конструктивных элементов комплекты содержат рейки определенной длины, толщины и ширины. Исходные элементы нарезают по длине, собирают из них вторичные конструктивные элементы в виде типовых профилей, например уголка, тавра, двутавра, швеллера, с последующей сборкой объемного изделия как из вторичных, так и из исходных конструктивных элементов с использованием соединительных элементов, таких как болты, гвозди, шурупы, или специальных соединителей в виде уголков, кронштейнов, пластин, перфорированных пластин. При этом сопряжения конструктивных элементов производятся плотным примыканием боковых или торцевых граней одних элементов к боковым или торцевым граням других при сохранении исходной формы стыкуемых частей элементов.

Как в строительстве, так и при изготовлении мебели такие комплекты конструктивных элементов очень упрощают технологию создания объемных изделий за счет исключения наиболее сложных и трудоемких операций: врубок, врезок, изготовления шиповых соединений и т.п.

Однако практика применения таких комплектов конструктивных элементов выявила и их слабую сторону – зависимость прочности соединений элементов от точности, с которой обеспечиваются размеры их поперечных сечений.

Действительно, любая размерная цепочка изделия из рассматриваемого комплекта элементов в общем случае может быть записана в виде:
A=kl + na + mh, (1)
где А – общий размер цепочки;
k – число одинаковых элементов, входящих в размерную цепочку своей длиной;
l – длины элементов;
n – число элементов, входящих в размерную цепочку своей шириной;
а – ширина элемента;
m – число элементов, входящих в размерную цепочку своей толщиной;
h – толщина элемента.

Из соотношения (1) хорошо видно, что при традиционной технологии, содержащей операции нарезки исходных конструктивных элементов по длине и их сборки во вторичные конструктивные элементы с последующей сборкой изделий в целом, например, отрицательные отклонения значений ширины и толщины исходных элементов приводят либо к уменьшению размера А, либо, при его постоянстве, к появлению зазоров в соединениях. В разных размерных цепочках изменение размера А приводит к искажению геометрической формы изделия и, как следствие, к появлению в соединениях дополнительных моментов нагрузки. Зазоры же в соединениях приводят к появлению вращательной степени свободы сопрягаемых элементов. Дополнительные моменты нагрузки и вращательные степени свободы ослабляют соединения.

Кроме того, при сборке объемных изделий из вторичных конструктивных элементов в виде известных профилей существует целый ряд ограничений на соединения этих элементов, обусловленный именно формой типовых профилей. Невозможно, например, непосредственно соединить однотипные профили так, чтобы их одноименные полки совмещались в одной плоскости. Эти ограничения сильно обедняют возможное конструктивное разнообразие собираемых из комплекта конструктивных элементов изделий, а зачастую приводят к неоправданным усложнениям либо самих изделий, либо технологии их сборки.

Задачей заявленного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом является исключение искажения геометрической формы изделия и, как следствие, исключение появления в соединениях дополнительных моментов нагрузки. Повышение надежности соединений элементов и изделий в целом за счет устранения зазоров в соединениях. Расширение конструктивного разнообразия собираемых из комплекта конструктивных элементов изделий и упрощение их сборки.

Для обеспечения технического результата в известном комплекте конструктивных элементов для создания объемных изделий, содержащем выполненные в виде реек, каждая из которых имеет определенную длину, ширину и толщину, элементы, соединяемые плотным примыканием боковых или торцевых граней одних элементов к боковым или торцевым граням других при сохранении исходной формы стыкуемых частей элементов с фиксацией соединения соединительными элементами, например болтами, гвоздями, шурупами, или специальными соединителями в виде уголков, кронштейнов, пластин, перфорированных пластин, длины l конструктивных элементов, входящих в любую размерную цепочку изделия, определены соотношением:
l=(А-nа-mh)/k, (2)
где А – общий размер цепочки;
n – число элементов, входящих в размерную цепочку своей шириной;
а – фактическая ширина рейки;
m – число элементов, входящих в размерную цепочку своей толщиной;
h – фактическая толщина рейки;
k – число одинаковых элементов, входящих в размерную цепочку своей длиной.

Кроме того, соединяемые конструктивные элементы могут образовывать типовые профили, например уголок, швеллер, тавр, двутавр, или комбинированные профили, имеющие по меньшей мере одну общую для образующих их типичных профилей полку, например швеллер-тавр, швеллер-двутавр, швеллер-уголок, уголок-тавр, уголок-двутавр, тавр-двутавр.

При этом соотношение ширины и толщины исходных элементов может быть равно 3:1.

Известный способ сборки объемных изделий из комплекта исходных конструктивных элементов в виде реек, каждая из которых имеет определенную длину, ширину и толщину, содержащий операции нарезки по длине исходных элементов и сборки из них вторичных конструктивных элементов в виде профилей с последующей сборкой изделия как из вторичных, так и из исходных конструктивных элементов с фиксацией соединений, дополнен тем, что перед нарезкой элементов по длине измеряют фактические значения ширины и толщины исходных конструктивных элементов, а длину каждого элемента, входящего в каждую размерную цепочку изделия, определяют в соответствии с фактическими значениями толщины и ширины элементов той же цепочки так, чтобы общий размер всех элементов каждой цепочки составлял заданный, что соответствует вышеупомянутому соотношению для комплекта элементов: l=(А-na-mh)/k.

При необходимости в качестве вторичных конструктивных элементов из исходных реек собирают типовые профили, например уголок, швеллер, тавр, двутавр, или комбинированные профили, имеющие по меньшей мере одну общую для образующих их типовых профилей полку, например швеллер-тавр, швеллер-двутавр, швеллер-уголок, уголок-тавр, уголок-двутавр, тавр-двутавр.

Сборка же профилей и изделий из них существенно упрощается при соотношении ширины и толщины исходных элементов, равном 3:1.

Примеры реализации изобретения пояснены чертежами, где:
на фиг.1 показан исходный конструктивный элемент комплекта;
на фиг.2-7 показаны варианты вторичных конструктивных элементов;
на фиг. 8 изображен табурет, выполненный из комплекта конструктивных элементов;
на фиг.9 изображена угловая часть каркаса каркасной постройки со встроенной дверной коробкой.

Вторичные конструктивные элементы (фиг.2-7) выполненны в виде комбинированных профилей и используютя при сборке различных изделий. На фиг.2 – швеллер-двутавр; на фиг.3 – швеллер-тавр; на фиг.4 – швеллер-уголок; на фиг.5 – двутавр-тавр; на фиг.6 – уголок-двутавр; на фиг.7 – уголок-тавр.

Из предлагаемого комплекта конструктивных элементов может быть собрана самая разнообразная мебель, например стулья, кресла, этажерки, шкафы, столы и др. Однако возможность осуществления изобретения подтверждается здесь на примере сборки из комплекта конструктивных элементов табурета, так как технология сборки табурета может быть принята за основу для создания любых других предметов мебели. Табурет состоит из ножек 1, царг 2, проножек 3, сиденья 4, раскладок 5 и 6. Номинальные длины элементов определяются из соотношений (2), записанных для всех деталей изделия:
l₁=H-h;
l₂=l₃=А-4h; (3)
l₄=l₅=A-4h;
l₆=А,
где значения индексов у обозначений длин элементов соответствуют позициям этих элементов на фиг.8, a h – номинальная толщина исходного элемента. Высота табурета и ширина сидения приняты равными соответственно H=442 мм и А=330 мм.

Соотношения (3) дают для элементов комплекта следующие номинальные значения длин: l₁=430 мм, l₂=l₃=282 мм, l₄=l₅=306 мм, l₆₌330 мм. При отклонении толщины исходного элемента всего на 0,5 мм (например, -0,5), что очень вероятно, соединения царг 2 и проножек 3 без зазоров при сборке изделия обеспечиваются при l₂=l₃=284 мм, т.е. они должны быть на 2 мм длиннее. Аналогично элементы для сиденья 4 и раскладок 5 должны иметь длину l₄=l₅=307 мм, т.е. на 1 мм большую.

Корректировка значений длины указанных элементов, выполненная в соответствии с соотношениями (2) и (3) по результатам измерений фактической толщины исходных конструктивных элементов, обеспечивает сборку изделия правильной геометрической формы без зазоров, что увеличивает его прочность.

На фиг.9 изображена конструкция угловой части каркаса каркасной постройки со встроенной дверной коробкой. Вся конструкция образована вторичными конструктивными элементами, выполненными в виде профилей. Детали нижней 7 и верхней 8 обвязок, а также угловая каркасная стойка 9 – деревянные уголки, тавры-стойки 10, являясь промежуточыми стойками каркаса, образуют еще и боковины дверной коробки, поперечины которой выполнены в виде участков комбинированных профилей – двутавров-уголков 11. В частности видно, что увеличивающее прочность всей конструкции соединение образующих дверную коробку первичных элементов без зазоров обеспечивается при длине l₄ соответствующего элемента стойки 10, определяемой соотношением:
l₄=Н-2а-4h, (4)
где Н – высота каркаса,
а – фактическая ширина рейки,
h – фактическая толщина рейки.

Формула изобретения

1. Комплект конструктивных элементов для создания объемных изделий, содержащий выполненные в виде реек, каждая из которых имеет определенную длину, ширину и толщину, элементы, соединяемые плотным примыканием боковых или торцевых граней одних элементов к боковым или торцевым граням других при сохранении исходной формы стыкуемых частей элементов с последующей фиксацией соединения, отличающийся тем, что длины l конструктивных элементов, входящих в любую размерную цепочку изделия, определены соотношением
l= (A-na-mh)/k,
где А – общий размер цепочки;
n – число элементов, входящих в размерную цепочку своей шириной;
а – фактическая ширина рейки;
m – число элементов, входящих в размерную цепочку своей толщиной;
h – фактическая толщина рейки;
k – число одинаковых элементов, входящих в размерную цепочку своей длиной.

2. Комплект конструктивных элементов по п. 1, отличающийся тем, что соотношение ширины исходных реек к их толщине выбрано равным 3: 1.

3. Способ сборки объемных изделий из комплекта исходных конструктивных элементов в виде реек определенной длины, ширины и толщины, содержащий операции нарезки по длине исходных элементов и сборки из них вторичных конструктивных элементов с последующей сборкой изделия как из вторичных, так и из исходных конструктивных элементов с фиксацией соединений, отличающийся тем, что перед нарезкой элементов по длине измеряют фактические значения ширины и толщины исходных конструктивных элементов, а длину каждого элемента, входящего в каждую размерную цепочку изделия, определяют в соответствии с фактическими значениями толщины и ширины элементов той же цепочки так, чтобы общий размер всех элементов каждой цепочки составлял заданный.

4. Способ сборки по п. 3, отличающийся тем, что в качестве вторичных конструктивных элементов из исходных элементов собирают типовые или комбинированные профили.

5. Способ сборки по п. 4, отличающийся тем, что комбинированные профили собирают так, чтобы каждый комбинированный профиль имел, по меньшей мере, одну общую для образующих их типовых профилей полку.

РИСУНКИ