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Dokumentenidentifikation DE19645017C2 21.01.1999
Titel Selbsttragendes Raumelement und Verfahren zur Formung dieses Raumelements
Anmelder Latzel, Michael, 80935 München, DE
Erfinder Latzel, Michael, 80935 München, DE
Vertreter Katzameyer, M., Dipl.-Chem.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 80799 München
DE-Anmeldedatum 31.10.1996
DE-Aktenzeichen 19645017
Offenlegungstag 07.05.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.01.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.01.1999
IPC-Hauptklasse F21V 1/06
IPC-Nebenklasse A47B 97/00   A47C 5/00   A47B 7/00   F21V 1/26   

Beschreibung[de]

Der marktwirtschaftliche Wettbewerb erfordert auf allen Gebieten ein dauerndes Bemühen um Rationalisierung. Es besteht ein ständiges Bedürfnis nach kostengünstiger Herstellung der jeweiligen Produkte und einer effizienten Logistik des Vertriebs. Dies veranlaßte beispielsweise Einrichtungshäuser zur Einführung von Möbelserien, die als Bausätze hergestellt, platzsparend transportiert und dann von Fachpersonal oder dem Endverbraucher aufgestellt und montiert werden.

Auf Probleme stößt dieses Baukastenprinzip jedoch bei Einrichtungsgegenständen, für die individuelle und komplexe dreidimensionale Gestaltungen üblich oder erwünscht sind, z. B. Leuchten oder Designermöbel.

Das US-Patent Nr. 3,230,013 beschreibt Einrichtungsgegenstände aus zwei gegenüberstehenden gleichen Hälften aus einem elastischen Kunststoff, die getrennt gegossen und gelagert und erst später zusammengesetzt werden. Diese Vorgehensweise bietet gewisse logistische Vorteile.

Die deutsche Patentanmeldung Nr. 196 25 381.0 (eingereicht am 25. 6. 1996) desselben Anmelders offenbart ein Verfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger Leuchtenkörper, die auf einfache Weise aus einer einzelnen biegsamen, elastischen Folie geformt werden können.

Die Europäische Patentveröffentlichung EP 0 175 334 A1 beschreibt eine Leuchte, deren Leuchtenkörper von einer einzelnen Folie aus einem flexiblen Material gebildet wird, die eine Reihe von Einschnitten, Einstanzungen oder Einstichen aufweist und durch eine axial wirkende Kraft, in der Regel das Eigengewicht, dreidimensional verformt und zu einer etwa glockenförmigen Gestalt auseinander gezogen wird. Dieser Leuchtenkörper ist nicht selbsttragend.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, selbsttragende Raumelemente mit einer komplexen dreidimensionalen Gestalt bereitzustellen, die in der Lage sind, verschiedene Einrichtungsgegenstände aufzunehmen bzw. zu tragen, aus qualitativ hochwertigem Material bestehen können, einfach und kostengünstig herzustellen sowie vorteilhaft zu lagern und transportieren sind.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß ein derartiges Raumelement auf einfache Weise gebildet werden kann aus zwei gegenüberstehenden gleichen Hälften, bestehend jeweils aus einer Folie aus einem biegsamen elastischen Material, die etwa in der Mitte eine runde oder viereckige Öffnung enthält und auf einer Seite einen Einschnitt aufweist, der radial vom Folienrand zur Öffnung führt. Diese beiden einander in parallelen Ebenen gegenüberstehenden Folien werden dann durch Drehen der Schnittkanten um etwa 90° aus der ursprünglichen Folienebene heraus in Richtung ihres Gegenstücks verformt und anschließend jeweils gegenüberliegende Schnittkanten miteinander verbunden, wobei ein gesamtes, selbsttragendes Raumelement entsteht, das zur Aufnahme eines Körpers geeignet ist.

Das gebildete stabile Raumelement besitzt nicht nur eine ästhetisch ansprechende, formschöne Gestalt, sondern stellt auch in funktioneller Hinsicht eine gelungene Lösung statischer Anforderungen dar.

Die erfindungsgemäßen Raumelemente bieten eine Reihe von wesentlichen Vorteilen gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Raumelementen:

  • a) Die Raumelemente können aufgrund der einfachen Form der zu verwendenden Folien einfach und kostengünstig produziert werden.
  • b) Die Elementhälften können in Form eines Bausatzes, der alle erforderlichen Komponenten enthält, insbesondere die Folien in ihrer ungespannten Form, auf sichere Weise unter gleichzeitiger Einsparung von Raum und Verpackungsmaterial transportiert und gelagert werden.
  • c) Die Raumelemente können bei geeigneter Wahl der Verbindungsart ihrer Elementhälften mit wenigen einfachen Handgriffen montiert und demontiert werden.

Somit werden die gestellten Aufgaben durch die erfindungsgemäßen Raumelemente gelöst.

Im folgenden soll die Erfindung unter Bezug auf die Begleitzeichnung und bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert werden.

Der Umriß der Folie (A) stellt einen wichtigen Parameter für die Gestalt der zu bildenden Raumform dar. Grundsätzlich sind sowohl runde als auch viereckige Umrißformen geeignet. Bevorzugt sind ovale, elliptische, kreisförmige und rechteckige Umrisse; besonders bevorzugt sind die Formen eines Kreises oder eines Quadrats. Obwohl auch runde (insbesondere elliptische) Umrisse eine standfähige Raumfarm ergeben, kann zur Erzielung erhöhter Standfestigkeit vom unteren Rand einer Folienscheibe (A) ein Segment abgeschnitten werden (siehe Fig. 1B), oder der untere Rand der gebildeten Raumform durch Stand-Clips (D) beschwert (Fig. 1A) oder auf andere Weise stabilisiert werden.

Als Material für die Folie (A) ist jedes Material mit den erforderlichen biegsamen und elastischen Eigenschaften geeignet. Bevorzugt sind Materialien wie Metalle, biegsames Holz (z. B. Furnier-Schicht-Holz), Kunststoffe, armierte Kunststoffe und veredelte Papiere mit hoher Rückstellkraft.

Ein besonders bevorzugtes Metall ist walzharter V2A-Stahl oder ein Stahl mit vergleichbarer Rückstellkraft. Besonders bevorzugte Kunstoffe sind Polycarbonat und Polycarbonat-Derivate, z. B. Mischpolymerisate mit Polycarbonat. Als armierte Kunststoffe sind insbesondere glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) zu nennen.

Die Folienstärke kann in Abhängigkeit von der verwendeten Materialart, der Größe und des Verwendungszwecks der Raumelements (z. B. Tischlampe, Stehlampe, Schale, Hocker, Tisch) in weitem Umfang variieren. Sie wird jedoch gewöhnlich im Bereich von 0,1 mm-5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 2 mm, liegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Elementhälften aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten aus den genannten Folienmaterialien, die gleich oder verschieden sein können, gebildet. Beispielsweise könnte bei einem Leuchtenkörper als Oberschicht eine gut reflektierende Metallfolie und als rückwärtige Schicht eine mattierte Metallfolie oder eine Kunststoffolie verwendet werden.

Folien des gewünschten Materials und der gewünschten Stärke sind im Handel erhältlich oder ohne weiteres nach üblichen Verfahren herstellbar.

Die Öffnung (B) ist gewöhnlich in der Mitte der Folie zentriert, kann jedoch auch exzentrisch angeordnet sein, sofern die gewünschte Raumform entsteht.

Vorzugsweise entsteht die exzentrische Anordnung durch eine Verschiebung der zentrierten Öffnung (B) auf der Mittelachse nach oben.

Bei Folien mit rechteckigem oder quadratischem Umriß führt eine solche Verschiebung zu einer geringeren Biegespannung in der oberen Hälfte der Raumelements. Dies kann bei manchen Folienmaterialien vorteilhaft sein.

Das Verhältnis des Durchmessers der Öffnung (B) zum Durchmesser der Folien (A) beträgt etwa 1 : 2 bis 1 : 8, vorzugsweise etwa 1 : 2 bis 1 : 4, besonders bevorzugt etwa 1 : 3.

Die Schnittlinie (C), die radial vom Folienrand zur Öffnung (B) führt, kann gerade oder nicht-gerade verlaufen. Bevorzugt sind Schnittlinien, welche derart geformte Schnittkanten ergeben, daß sie mit den Schnittkanten des jeweiligen Foliengegenstücks stabil verzahnt werden können.

Dies kann beispielsweise durch gewellte, gezackte oder gestufte Schnittlinien erreicht werden. Zur Erzielung einer stabileren Verzahnung können die Schnittkanten ferner mit Einrast-Nasen versehen sein.

Möglich ist jedoch auch die Verbindung der Schnittkanten mittels einer hinterfütterten Niet- oder Schraubverbindung, mittels Steck/Klemmstücken mit (vorzugsweise) "H"-förmigen Querschnitt und/oder durch Verschweißen oder Verkleben. Geeignete Schweißverfahren sind insbesondere Widerstands- Stumpfschweißung, Micro-Plasmaverschweißung und Punktverschweißung mit Zusatz. Klebeverfahren kommen vorzugsweise bei mehrschichtigen Elementhälften in Frage.

In einer Ausführungsform sind die Elementhälften aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Teilstücken zusammengesetzt. Beispielsweise kann die Folie (A) durch eine zweite Schnittlinie, die wie die erste Schnittlinie (C) oder davon abweichend gestaltet sein kann, in zwei Hälften zerfallen, die zunächst verbunden werden müssen, bevor die Formung des Raumelements nach dem Verfahren von Anspruch 18 erfolgen kann. Zur Verbindung der Teilstücke kann beispielsweise eines der zur Verbindung der Schnittkanten beschriebenen Verfahren angewandt werden. Wesentlich ist, daß die Verbindung zwischen diesen Teilstücken derart stabil ist, daß sie eine stabile Verformung der Elementhälften zu dem in Anspruch 1 genannten Raumelement ermöglicht. Diese Ausführungsform kann insbesondere bei sehr großen Raumelementen aus logistischen Gründen bevorzugt sein, z. B. wenn der Transport oder die Lagerung entsprechend großer Folien mit Schwierigkeiten verbunden ist oder eine Beschränkung durch handelsübliche Formate besteht.

Form und Größe der Öffnung (B) stehen in direkter Beziehung zu Form und Größe des von dem Raumelement aufgenommenen Körpers. Das Verhältnis des Horizontaldurchmessers des von dem Raumelement aufgenommenen Körpers zum Durchmesser der Folienöffnung (B) beträgt dabei genau oder annähernd √2.

Rechteckige oder quadratische Öffnungen (B) ergeben Raumelemente, die zur Aufnahme quaderförmiger und, vorzugsweise, zylindrischer Körper geeignet sind.

Besonders bevorzugt sind kreisförmige Öffnungen (B). Diese ergeben eine Hüllkurve, die in idealer Weise zur Aufnahme eines kugelförmigen Körpers geeignet ist. Die entstehende Hüllkurve verläuft dann, anschaulich ausgedrückt, wie die Nahtlinie eines Tennisballs.

Die obige Hüllkurve ist jedoch auch zur Aufnahme einer unvollständigen Kugel oder eines vollständigen oder unvolllständigen Rotationsellipsoids sehr gut geeignet.

Die Tragfähigkeit einer solchen Hüllkurve, deren Formstabilität nur auf der inneren Spannung beruht, ist überraschend hoch.

Als konkretes Beispiel ist ein derartiges Raumelement, bei dem lediglich verstärktes Papier (Karton) mit 0,4 mm Dicke und 30 cm Durchmesser zur Herstellung kreisförmiger Folien (A) mit kreisförmiger Öffnung (B) verwendet wurde, bereits in der Lage, übliche Leuchtmittel (z. B. Glühlampe nebst umhüllendem Glasballon als Diffusor) mit einem Gewicht von mehr als 2 kg zu tragen, ohne daß die Hüllkurve, bzw. die eingefederte Hinterschneidung der Raumfigur aufgespreizt wird.

Ein solches Raumelement weist nicht nur eine besonders elegante und ästhetisch ansprechende Gestaltung auf und ermöglicht damit die Herstellung entsprechend formschöner Leuchten und anderer Einrichtungsgegenstände, sondern genügt trotz seiner einfachen Herstellungs- und Bauweise auch hohen statischen Anforderungen.

Lediglich zur Aufnahme extrem schwerer Körper ist je nach Folienmaterial eventuell eine weitere Stabilisierung durch z. B. quer verlaufende Stützstäbe unterhalb der Hüllkurve angebracht; im Falle einer Leuchte können diese dann gleichzeitig als Aufnahme für die Leuchtmittelfassung und/oder einen Trafo und/oder ein Vorschaltgerät dienen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der aufgenommene Körper ein Leuchtmittel. Geeignete Leuchtmittel umfassen z. B. herkömmliche Glühlampe, Halogenlampen, Energiesparlampen oder Niedervoltleuchtkörper nebst Fassung und Halterung sowie gegebenenfalls einen Diffusor.

Einige besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 1-8 der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1A zeigt als Folie (A) eine Kreisscheibe mit einer zentrisch angeordneten kreisförmigen Öffnung (B), die eine gerade Schnittlinie (C) aufweist, sowie Stabilisierungs-Clips (D) am unteren Folienrand.

Fig. 1B zeigt die Kreisscheibe von Fig. 1A mit dem Unterschied, daß vom unteren Rand der Scheibe ein Segment abgeschnitten wurde.

Fig. 2A und Fig. 2B zeigen zwei Varianten mit einem quadratischen Umriß der Folie (A).

Fig. 3A und Fig. 3B zeigen Folien mit gewellten bzw. gestuften Schnittlinien, die darüber hinaus noch Einrast-Nasen (E) zur stabileren Verzahnung der Schnittkanten aufweisen.

Fig. 4A zeigt zwei sich gegenüberstehende, bereits verformte Elementhälften mit glatten Schnittkanten sowie zwei Steck/Klemmstücke (F) mit "H"-förmigem Querschnitt zur Verbindung der Schnittkanten.

Fig. 4B zeigt entsprechende Elementhälften mit gestuften Schnittkanten.

Fig. 5A zeigt ein fertig montiertes, zur Aufnahme eines kugelförmigen Leuchtmittels bereites Raumelement aus Folien (A) mit kreisförmigem Umriß sowie zwei Varianten eines solchen Leuchtmittels.

Fig. 5B zeigt dieses Raumelement nach Aufnahme des Leuchtmittels.

Fig. 6A zeigt zwei sich gegenüberstehende Elementhälften, gebildet aus Folien mit quadratischem Umriß, die zur Aufnahme eines zylinder- bzw. quaderförmigen Körpers vorgesehen sind, sowie entsprechende Körper, die jeweils ein Leuchtmittel einschließen.

Fig. 6B zeigt dieses Raumelement nach Aufnahme eines zylinderförmigen Körpers, der ein Leuchtmittel einschließt.

Fig. 6C zeigt ein solches Raumelement, das ein kugelförmiges Leuchtmittel aufnimmt.

Fig. 7 zeigt ein Raumelement, das eine Schale aufnimmt.

Fig. 8A zeigt ein Raumelement, das einen zylindrischen Behälter aufnimmt.

Fig. 8B zeigt dasselbe Raumelement, Sitz und Rückenlehne eines Sessels aufnehmend.

Fig. 8C zeigt dasselbe Raumelement, eine Tischplatte tragend.

Wie bereits eingangs erwähnt, können die erfindungsgemäßen Raumelemente vorteilhaft unter Einsparung von Raum und Verpackungsmaterial in Form eines Bausatzes transportiert und gelagert werden. Ein derartiger Bausatz für eine Leuchte kann enthalten:

  • a) zwei oder mehr Folien (A) mit einer Öffnung (B) und einer Schnittlinie (C)
  • b) ein Leuchtmittel
  • c) erforderlichenfalls Mittel zur Verbindung der Schnittkanten wie z. B. Steck/Klemmstücke
  • d) ein Anschlußkabel oder eine andere Einrichtung zur Stromzufuhr
  • e) gegebenenfalls Mittel zur Regulation der Lichtintensität und/oder der Stromzufuhr, Transformatoren, Zünd-Vorschaltgeräte und dergleichen.

Das Leuchtmittel umfaßt z. B. eine Glühbirne nebst Fassung und Halterung sowie gegebenenfalls einen Diffusor. Vorzugsweise sind Leuchtmittel und Anschlußkabel bereits betriebsbereit miteinander verbunden, um die Montage der Leuchte zu erleichtern.

Entsprechend modifizierte Bausätze können auch ohne weiteres für andere Einrichtungsgegenstände zusammengestellt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 zur Formung eines Raumelements wie in Anspruch 1 definiert.


Anspruch[de]
  1. 1. Selbsttragendes Raumelement, das von zwei gegenüberstehenden gleichen Hälften aus biegsamem elastischem Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hälfte aus einer Folie (A) besteht, die etwa in der Mitte eine runde oder viereckige Öffnung (B) enthält und auf einer Seite einen Einschnitt in Form einer Schnittlinie (C) aufweist, die radial vom Folienrand zur Öffnung (B) führt, und daß diese beiden einander in parallelen Ebenen gegenüberstehenden Folien (A) durch Drehen der Schnittkanten um etwa 90° aus der ursprünglichen Folienebene heraus in Richtung ihres Gegenstücks verformt sind und jeweils gegenüberliegende Schnittkanten miteinander verbunden sind, wodurch aufgrund der sich gegenseitig aufhebenden Verwindungsspannung der beiden Raumelementhälften ein gesamtes, selbsttragendes Raumelement entsteht, bei dem die Konturen der beiden Öffnungen (B) in ihrer dreidimensional verformten Gestalt die Aufnahme und Halterung für einen Körper bilden, dessen Horizontaldurchmesser direkt proportional zum Durchmesser der Öffnung (B) ist.
  2. 2. Raumelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (A) die Form eines Rechtecks, vorzugsweise eines Quadrats, besitzt.
  3. 3. Raumelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (A) eine kreisförmige oder elliptische Scheibe ist.
  4. 4. Raumelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Randabschnitt der kreisförmigen oder elliptischen Scheibe (A), in den die Schnittlinie (C) mündet, ein Segment mit Basislinie senkrecht zur Schnittlinie (C) abgeschnitten ist.
  5. 5. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (B) die Form eines Kreises oder Rechtecks besitzt.
  6. 6. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (B) zentriert in der Mitte der Folie (A) oder exzentrisch auf der Mittelachse der Folie verschoben angeordnet ist.
  7. 7. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers der Öffnung (B) zum Durchmesser der Folien (A) etwa 1 : 2 bis 1 : 4, vorzugsweise etwa 1 : 3, beträgt.
  8. 8. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinien (C) einer jeden Folie (A) derart geformte Schnittkanten aufweisen, daß sie mit den Schnittkanten des jeweiligen Foliengegenstücks stabil verzahnbar sind.
  9. 9. Raumelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie gewellt oder gestuft verläuft.
  10. 10. Raumelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkanten mit Einrast-Nasen ausgebildet sind.
  11. 11. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Verbindung der Schnittkanten mittels einer hinterfütterten Niet- oder Schraubverbindung, mittels Steck/Klemmstücken mit "H"-förmigem Querschnitt, und/oder durch Verschweißen oder Verkleben hergestellt ist.
  12. 12. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Metall, Kunststoff, armiertem Kunststoff, biegsamem Holz oder veredeltem Papier mit hoher Rückstellkraft besteht.
  13. 13. Raumelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus walzhartem V2A-Stahl oder einem Stahl mit vergleichbarer federnder Rückstellkraft besteht.
  14. 14. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumelementhälften aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten aus den genannten Folienmaterialien, die gleich oder verschieden sein können, gebildet sind.
  15. 15. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumelementhälften aus zwei oder mehr Teilstücken zusammengesetzt sind, wobei die Verbindung zwischen diesen Teilstücken derart ist, daß sie eine stabile Verformung der Raumelementhälften zum selbsttragenden Raumelement ermöglicht.
  16. 16. Raumelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgenommene Körper die annähernde Form einer vollständigen oder unvollständigen Kugel, eines vollständigen oder unvollständigen Rotationsellipsoids oder eines Zylinders besitzt.
  17. 17. Raumelement nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Horizontaldurchmesssers des von dem Raumelement aufgenommenen Körpers zum Durchmesser der Öffnung (B) der Folie (A) etwa √2 beträgt.
  18. 18. Verfahren zur Formung eines Raumelements nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Folien (A) aus einem biegsamen, elastischen Material, die etwa in der Mitte eine runde oder viereckige Öffnung (B) enthalten und auf einer Seite einen Einschnitt in Form einer Schnittlinie (C) aufweisen, die radial vom Folienrand zur Öffnung (B) führt, in zueinander parallelen Ebenen angeordnet werden, die Folien durch Drehen der Schnittkanten um etwa 90° aus der ursprünglichen Folienebene heraus in Richtung ihres Gegenstücks verformt werden und anschließend jeweils gegenüberliegende Schnittkanten miteinander verbunden werden, so daß aufgrund der sich gegenseitig aufhebenden Verwindungsspannung der beiden Elementhälften ein gesamtes selbsttragendes Raumelement entsteht.
  19. 19. Verwendung eines Raumelements nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung eines Einrichtungsgegenstands, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Raumelement, das nach dem Verfahren von Anspruch 18 geformt ist, und in den Raum, den die Konturen der beiden Öffnungen (B) in ihrer dreidimensional geformten Gestalt begrenzen, der Körper eingebracht und durch die Konturen des Raumelements in seiner Position gehaltert ist.
  20. 20. Verwendung eines Raumelements nach Anspruch 19 für einen Einrichtungsgegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtungsgegenstand ein Sitzmöbel, einen Tisch, ein Gefäß, eine Leuchte oder eine Schale darstellt oder umfaßt.






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