DE102018202798B4 - Method and device for manufacturing a toroidal bicycle inner tube - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen eines torusförmigen Fahrradschlauchs aus thermoplastischem Polymer, insbesondere thermoplastischem Polyurethan, mit den Schritten:- Bereitstellen eines Schlauchstücks mit einem ersten Schlauchende und einem zweiten Schlauchende,- Auftragen einer Beschichtung auf die Innenseite des Schlauchstücks im Bereich des ersten Schlauchendes,- und/oder Auftragen einer Beschichtung auf die Außenseite des Schlauchstücks im Bereich des zweiten Schlauchendes,- wobei die Beschichtung Laserlicht wenigstens teilweise absorbiert,- Einbringen des zweiten Schlauchendes in das erste Schlauchende, so dass die Außenseite des zweiten Schlauchendes der Innenseite des ersten Schlauchendes zugewandt ist und ein Überlappungsbereich entsteht,- Anpressen der Außenseite des zweiten Schlauchendes an die Innenseite des ersten Schlauchendes in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs und- Beaufschlagen des Überlappungsbereichs mit Laserlicht und dadurch Erhitzen der Beschichtung sowie der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes und luftdichtes Verschweißen der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs zu einem torusförmigen Fahrradschlauch,- automatisches Ablängen des Schlauchstücks,- automatisches Auftragen der Beschichtung auf die Innenseite des ersten Schlauchendes und/oder die Außenseite des zweiten Schlauchendes,- automatisches Einbringen des zweiten Schlauchendes in das erste Schlauchende zum Herstellen des Überlappungsbereichs und- automatisches Verschweißen in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs.Method for producing a toroidal bicycle tube made of thermoplastic polymer, in particular thermoplastic polyurethane, with the steps:- providing a tube piece with a first tube end and a second tube end,- applying a coating to the inside of the tube piece in the area of the first tube end,- and/or Applying a coating to the outside of the piece of tubing in the area of the second end of the hose,- the coating absorbing laser light at least partially,- introducing the second end of the hose into the first end of the hose, so that the outside of the second end of the hose faces the inside of the first end of the hose and an overlapping area arises,- pressing the outside of the second tube end against the inside of the first tube end in at least part of the overlapping area and- applying laser light to the overlapping area and thereby heating the coating and the Outside of the second hose end and the inside of the first hose end and airtight welding of the outside of the second hose end and the inside of the first hose end in at least a part of the overlapping area to form a toroidal bicycle hose, - automatic cutting of the hose piece, - automatic application of the coating to the inside of the first hose end and/or the outside of the second hose end,- automatic introduction of the second hose end into the first hose end to produce the overlapping area, and- automatic welding in at least a part of the overlapping area.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines torusförmigen Fahrradschlauchs aus thermoplastischem Polymer, insbesondere thermoplastischem Polyurethan. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for producing a toroidal bicycle tube made of thermoplastic polymer, in particular thermoplastic polyurethane. The invention also relates to a device for carrying out the method.
Aus der europäischen Patentschrift
Aus der US-Patentschrift
Aus der deutschen Patentschrift
Aus der US-Patentschrift
Mit der Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines torusförmigen Fahrradschlauchs verbessert werden.The aim of the invention is to improve a method and a device for producing a toroidal bicycle tube.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 9 vorgesehen.According to the invention, a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 9 are provided for this purpose.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines torusförmigen Fahrradschlauchs aus thermoplastischem Polymer, insbesondere thermoplastischem Polyurethan, sind die Schritte des Bereitstellens eines Schlauchstücks mit einem ersten Schlauchende und einem zweiten Schlauchende, des Auftragens einer Beschichtung auf die Innenseite des Schlauchstücks im Bereich des ersten Schlauchendes und/oder des Auftragens einer Beschichtung auf die Außenseite des Schlauchstücks im Bereich des zweiten Schlauchendes, wobei die Beschichtung Laserlicht wenigstens teilweise absorbiert, des Einbringens des zweiten Schlauchendes in das erste Schlauchende, so dass die Außenseite des zweiten Schlauchendes der Innenseite des ersten Schlauchendes zugewandt ist und ein Überlappungsbereich entsteht, des Anpressens der Außenseite des zweiten Schlauchendes an die Innenseite des ersten Schlauchendes in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs, des Beaufschlagens des Überlappungsbereichs mit Laserlicht und dadurch Erhitzen der Beschichtung sowie der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes, und des luftdichten Verschweißens der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs zu einem torusförmigen Fahrradschlauch vorgesehen.In the method according to the invention for producing a toroidal bicycle tube made of thermoplastic polymer, in particular thermoplastic polyurethane, the steps are providing a tube piece with a first tube end and a second tube end, applying a coating to the inside of the tube piece in the area of the first tube end and/or applying a coating to the outside of the piece of tubing in the area of the second end of the hose, the coating absorbing laser light at least partially, introducing the second end of the hose into the first end of the hose so that the outside of the second end of the hose faces the inside of the first end of the hose and an overlapping area arises, the pressing of the outside of the second tube end against the inside of the first tube end in at least part of the overlapping area, the exposure of the overlapping area to laser light and thereby heating the coating and the outside of the second hose end and the inside of the first hose end, and sealing the outside of the second hose end and the inside of the first hose end in at least a part of the overlap area into a toroidal bicycle tube.
Die Kombination des Auftragens einer Laserlicht wenigstens teilweise absorbierenden Beschichtung auf die Innenseite des Schlauchstücks im Bereich des ersten Schlauchendes und/oder des Auftragens der Laserlicht absorbierenden Beschichtung auf die Außenseite des Schlauchstücks im Bereich des zweiten Schlauchendes und des Verschweißens der Schlauchenden mit Laserlicht ermöglicht es, eine luftdichte und äußerst stabile Verbindung der Schlauchenden herzustellen, ohne dass an der Schweißstelle ein umlaufender Kragen entsteht. Im Bereich der Schweißstelle und des Überlappungsbereichs liegen lediglich zwei Materialschichten des Schlauchs aufeinander. Da der Schlauch eine sehr geringe Wandstärke zwischen etwa 0,1 mm und 1,5 mm, insbesondere 0,2 mm bis 0,6 mm, insbesondere 0,3 mm bis 0,4 mm, aufweist, spielt der Überlappungsbereich für das Laufverhalten des Schlauchs im eingebauten Zustand keine Rolle. Das thermoplastische Polymermaterial, insbesondere thermoplastisches Polyurethan, aus dem der Fahrradschlauch hergestellt ist, ist für das für die Verschweißung vorgesehene Laserlicht im Wesentlichen durchlässig. Die Erhitzung und folgende Verschweißung der beiden Schlauchenden geht somit primär von der Laserlicht absorbierenden Beschichtung aus. Die Beschichtung absorbiert das verwendete Laserlicht wenigstens teilweise, wird dadurch stark erhitzt und erwärmt die angrenzende Innenseite des ersten Schlauchendes und die ebenfalls angrenzende Außenseite des zweiten Schlauchendes so stark, dass die Innenseite des ersten Schlauchendes und die Außenseite des zweiten Schlauchendes miteinander verschweißt werden können. Die Beschichtung absorbiert das verwendete Laserlicht dabei vorteilhafterweise lediglich teilweise, so dass auch zwei in Durchgangsrichtung des Laserlichts hintereinanderliegende Bereiche mit der Laserlicht absorbierenden Beschichtung gleichzeitig erwärmt werden können. Dadurch kann der Schlauch lediglich aus einer Richtung mit Laserlicht beaufschlagt werden, es ist also nicht unbedingt erforderlich, wenn auch im Rahmen der Erfindung mit abgedeckt, dass der Laser ringsum den Querschnitt des Schlauchs umläuft. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können extrem dünne und damit leichte Fahrradschläuche aus thermoplastischem Polymer, insbesondere thermoplastischem Polyurethan, prozesssicher und in großen Stückzahlen hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vollautomatisiert durchgeführt.The combination of applying a coating that at least partially absorbs laser light to the inside of the hose section in the region of the first hose end and/or applying the coating that absorbs laser light to the outside of the hose section in the The area of the second hose end and the welding of the hose ends with laser light makes it possible to create an airtight and extremely stable connection of the hose ends without creating a circumferential collar at the welding point. In the area of the welding point and the overlapping area, there are only two material layers of the hose on top of each other. Since the hose has a very small wall thickness of between about 0.1 mm and 1.5 mm, in particular 0.2 mm to 0.6 mm, in particular 0.3 mm to 0.4 mm, the overlapping area is important for the running behavior of the hose installed hose is irrelevant. The thermoplastic polymer material, in particular thermoplastic polyurethane, from which the bicycle tube is made is essentially transparent to the laser light provided for the welding. The heating and subsequent welding of the two ends of the hose is therefore primarily due to the laser light-absorbing coating. The coating at least partially absorbs the laser light that is used, is thus strongly heated and heats the adjoining inside of the first hose end and the also adjoining outside of the second hose end to such an extent that the inside of the first hose end and the outside of the second hose end can be welded together. The coating advantageously only partially absorbs the laser light used, so that two regions with the laser light-absorbing coating that are located one behind the other in the direction of passage of the laser light can also be heated simultaneously. As a result, the tube can only be exposed to laser light from one direction, so it is not absolutely necessary, although covered within the scope of the invention, for the laser to run all the way around the cross section of the tube. With the method according to the invention, extremely thin and therefore light bicycle inner tubes made of thermoplastic polymer, in particular thermoplastic polyurethane, can be produced reliably and in large quantities. The method according to the invention is carried out fully automatically.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Flachdrücken des zweiten Schlauchendes und des ersten Schlauchendes im Überlappungsbereich vorgesehen.In a further development of the invention, the second hose end and the first hose end are flattened in the overlapping area.
Überraschenderweise kann im Überlappungsbereich eine um den Querschnitt des später fertiggestellten Bereichs umlaufende Schweißnaht auch im flachgedrückten Zustand des Überlappungsbereichs hergestellt werden. Dabei kann das Beaufschlagen mit Laserlicht sogar nur von einer Seite auf den flachgedrückten Überlappungsbereich erfolgen. Da die aufgetragene Beschichtung das Laserlicht lediglich teilweise absorbiert und das thermoplastische Polymermaterial des Fahrradschlauchs im Wesentlichen durchlässig für Laserlicht ist, können auch die im flachgedrückten Zustand in Richtung des auftreffenden Laserlichts hintereinanderliegenden Bereiche mit der Laserlicht absorbierenden Beschichtung gleichzeitig erwärmt werden, so dass eine Verschweißung der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes über den gesamten Umfang des Überlappungsbereichs gleichzeitig erfolgt. Dies erleichtert und verkürzt das erfindungsgemäße Verfahren erheblich. Alternativ kann das Laserlicht auch über den gesamten Umfang des flachgedrückten Überlappungsbereichs eingestrahlt werden oder ein Laser kann um den gesamten Umfang des Überlappungsbereichs umlaufen, um eine vollständige Verschweißung vornehmen zu können.Surprisingly, in the overlapping area, a weld seam running around the cross section of the later finished area can also be produced in the flattened state of the overlapping area. The laser light can even be applied to the flattened overlapping area from one side only. Since the coating applied only partially absorbs the laser light and the thermoplastic polymer material of the bicycle tube is essentially permeable to laser light, the areas with the laser light-absorbing coating that lie one behind the other in the flattened state in the direction of the impinging laser light can also be heated at the same time, so that the outside is welded of the second hose end and the inside of the first hose end takes place simultaneously over the entire circumference of the overlapping area. This considerably simplifies and shortens the method according to the invention. Alternatively, the laser light can also be radiated over the entire circumference of the flattened overlapping area, or a laser can run around the entire circumference of the overlapping area in order to be able to carry out a complete weld.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Öffnen des ersten Schlauchendes, so dass das erste Schlauchende einen annähernd kreisförmigen Querschnitt hat, das Falten des zweiten Schlauchendes, so dass das zweite Schlauchende einen gekrümmten, linienartigen Querschnitt hat, und das Einbringen des zweiten Schlauchendes in das erste Schlauchende vorgesehen, so dass der Überlappungsbereich entsteht.In a further development of the invention, the first end of the hose is opened so that the first end of the hose has an approximately circular cross-section, the folding of the second end of the hose so that the second end of the hose has a curved, linear cross-section, and the introduction of the second end of the hose into the first end of the hose provided so that the overlapping area is created.
Da das Schlauchstück aus thermoplastischem Polymer, insbesondere thermoplastischem Polyurethan, von einem im Wesentlichen endlosen Schlauchstück abgelängt wird, haben das erste Schlauchende und das zweite Schlauchende einen identischen Querschnitt. Um nun überhaupt das zweite Schlauchende in das erste Schlauchende einbringen zu können, wird das erste Schlauchende so geöffnet, dass es einen annähernd kreisförmigen Querschnitt hat, und das zweite Schlauchende wird so gefaltet, dass es problemlos in das erste Schlauchende eingeschoben werden kann. Das Öffnen des ersten Schlauchendes und das Falten des zweiten Schlauchendes erfolgt vorteilhafterweise vollautomatisiert. Die Länge der Überlappung kann erfindungsgemäß zwischen 0,1 mm und 10 mm betragen, wobei eine Länge der Überlappung zwischen 0,1 mm und 0,5 mm angestrebt wird. Überraschenderweise bietet die Laserverschweißung auch bei Längen der Überlappung von lediglich 0,1 mm bis 0,5 mm, also im Bereich der Wandstärke des Schlauchstücks, eine sehr gute mechanische Reißfestigkeit und eine sehr gute Luftdichtigkeit. Im Rahmen der Erfindung können typische Längen der Überlappung auch zwischen 1 mm und 2 mm liegen. Solche großen Längen der Überlappung, gegebenenfalls bis 10 mm, erleichtern das Handling beim Herstellen der Überlappung. Bei großen Längen der Überlappung können auch zwei oder mehr Schweißstellen, die sich jeweils über den ganzen Umfang des Schlauchstücks erstrecken und in Längsrichtung der Überlappung nebeneinander liegen, hergestellt werden.Since the piece of tubing made of thermoplastic polymer, in particular thermoplastic polyurethane, is cut to length from an essentially endless piece of tubing, the first end of the tubing and the second end of the tubing have an identical cross section. In order to be able to insert the second end of the hose into the first end of the hose at all, the first end of the hose is opened in such a way that it has an approximately circular cross-section, and the second end of the hose is folded in such a way that it can be pushed into the first end of the hose without any problems. The opening of the first end of the tube and the folding of the second end of the tube are advantageously fully automated. According to the invention, the length of the overlap can be between 0.1 mm and 10 mm, with the desired length of the overlap being between 0.1 mm and 0.5 mm. Surprisingly, the laser welding offers a very good mechanical tear resistance and a very good airtightness even with lengths of the overlap of only 0.1 mm to 0.5 mm, ie in the area of the wall thickness of the tube piece. Within the scope of the invention, typical lengths of the overlap can also be between 1 mm and 2 mm. Such large lengths of the overlap, possibly up to 10 mm, make handling easier when producing the overlap. In the case of large lengths of the overlap, two or more welds can also be made, each of which extends over the entire circumference of the hose piece and is located next to one another in the longitudinal direction of the overlap.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Öffnen des ersten Schlauchendes mittels wenigstens eines Sauggreifers vorgesehen.In a development of the invention, the opening of the first hose end is provided by means of at least one suction gripper.
Trotz der geringen Wandstärke des Schlauchstücks und der dadurch geringen Steifigkeit des Schlauchstücks kann der Schlauch im Bereich des ersten Schlauchendes mittels eines Sauggreifers in überraschend einfacher Weise geöffnet werden.Despite the small wall thickness of the hose piece and the resulting low rigidity of the hose piece, the hose can be opened in a surprisingly simple manner in the area of the first hose end by means of a suction gripper.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Falten des zweiten Schlauchendes mittels Rollen vorgesehen. Beispielsweise werden ein Winkelblech oder ein rinnenförmiges Blech und zwei Rollen verwendet, um das zweite Schlauchende zu falten. Dabei ermöglichen es die Rollen, das zweite Schlauchende mit einer so geringen Haltekraft und Greifkraft zu beaufschlagen, dass keine Beschädigung des sehr dünnen Schlauchmaterials zu befürchten ist.In a further development of the invention, the folding of the second hose end is provided by means of rollers. For example, a gusset or trough and two rollers are used to fold the second end of the hose. The rollers make it possible to apply such a low holding force and gripping force to the second hose end that there is no risk of damage to the very thin hose material.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Angreifen an dem zweiten Schlauchende beim Falten außerhalb eines mit der Beschichtung versehenen Bereichs.In a further development of the invention, the attack on the second end of the tube during folding takes place outside of an area provided with the coating.
Auf diese Weise ist kein Verschmieren der Beschichtung beim Falten und nachfolgend beim Einbringen des zweiten Schlauchendes in das erste Schlauchende zu befürchten.In this way, there is no risk of the coating smearing during folding and subsequently when the second hose end is introduced into the first hose end.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Verschweißen der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes mittels Laserlicht eines Infrarotlasers mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 800 nm und 1000 nm, vorzugsweise 808 bis 980 nm.In a further development of the invention, the welding of the outside of the second hose end and the inside of the first hose end takes place using laser light from an infrared laser with a wavelength in the range between 800 nm and 1000 nm, preferably 808 to 980 nm.
Infrarotlaser sind problemlos verfügbar und stellen eine für die Zwecke der Erfindung völlig ausreichende Lichtleistung zur Verfügung. Wesentlich ist, dass die Beschichtung auf die Wellenlänge des verwendeten Lasers genau abgestimmt ist, so dass die Beschichtung durch wenigstens teilweise Absorption des Laserlichts so stark erhitzt wird, dass ein Verschweißen der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes möglich ist. Gleichzeitig muss das thermoplastische Polymermaterial, insbesondere thermoplastisches Polyurethan, des Fahrradschlauchs so beschaffen sein, dass es für das Infrarotlicht im Bereich zwischen 800 nm und 1000 nm im Wesentlichen transparent ist. Nur auf diese Weise kann die Erhitzung vorrangig an der Beschichtung stattfinden, so dass lediglich die unmittelbar an die Beschichtung angrenzenden Bereiche, also die Außenseite des zweiten Schlauchendes und die Innenseite des ersten Schlauchendes, miteinander verschweißt werden. Eingesetzt werden können beispielsweise Diodenlasermodule mit einer Leistung von 120W bis 500W und einer Wellenlänge von 808 nm bis 980 nmInfrared lasers are readily available and provide a light output that is entirely sufficient for the purposes of the invention. It is essential that the coating is precisely matched to the wavelength of the laser used, so that the coating is heated to such an extent by at least partial absorption of the laser light that welding of the outside of the second hose end and the inside of the first hose end is possible. At the same time, the thermoplastic polymer material, in particular thermoplastic polyurethane, of the bicycle tube must be such that it is essentially transparent to infrared light in the range between 800 nm and 1000 nm. Only in this way can the heating primarily take place on the coating, so that only the areas immediately adjacent to the coating, ie the outside of the second hose end and the inside of the first hose end, are welded to one another. For example, diode laser modules with a power of 120W to 500W and a wavelength of 808 nm to 980 nm can be used
In Weiterbildung der Erfindung ist das Verschweißen der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes mittels Laserlicht eines Nd:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm vorgesehen.In a development of the invention, the welding of the outside of the second end of the hose and the inside of the first end of the hose is provided by means of laser light from an Nd:YAG laser with a wavelength of 1064 nm.
Auch Nd:YAG-Laser sind problemlos verfügbar und stellen eine für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens ausreichende Lichtleistung zur Verfügung. Das thermoplastische Polymermaterial, insbesondere thermoplastisches Polyurethan, des Fahrradschlauchs muss dabei im Wesentlichen transparent für Laserlicht der Wellenlänge von 1064 nm sein und die aufgetragene Beschichtung muss das Laserlicht mit der Wellenlänge von 1064 nm wenigstens teilweise absorbieren. Eine nur teilweise Absorption des Laserlichts ist dann sinnvoll, wenn der Überlappungsbereich der beiden Schlauchende im flachgedrückten Zustand von nur einer Seite her mit Laserlicht bestrahlt und dadurch verschweißt werden soll, wenn also das Laserlicht in Durchgangsrichtung zwei hintereinanderliegende Bereiche mit der Beschichtung erwärmen soll.Nd:YAG lasers are also readily available and provide sufficient light output for the purposes of the method according to the invention. The thermoplastic polymer material, in particular thermoplastic polyurethane, of the bicycle tube must be essentially transparent to laser light with a wavelength of 1064 nm and the applied coating must at least partially absorb the laser light with a wavelength of 1064 nm. Only partial absorption of the laser light makes sense if the overlapping area of the two hose ends in the flattened state is to be irradiated with laser light from only one side and thereby welded, i.e. if the laser light is to heat two consecutive areas with the coating in the direction of passage.
Gemäß der Erfindung ist das automatische Ablängen des Schlauchstücks, das automatische Auftragen der Beschichtung auf die Innenseite des ersten Schlauchendes und/oder die Außenseite des zweiten Schlauchendes, das automatische Einbringen des zweiten Schlauchendes in das erste Schlauchende zum Herstellen des Überlappungsbereichs und das automatische Verschweißen in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs vorgesehen.According to the invention, the automatic cutting of the hose piece to length, the automatic application of the coating to the inside of the first hose end and/or the outside of the second hose end, the automatic insertion of the second hose end into the first hose end to produce the overlapping area and the automatic welding in at least part of the overlapping area.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vollautomatisiert durchgeführt. Dies ermöglicht die Herstellung des Fahrradschlauchs prozesssicher in großen Stückzahlen.The method according to the invention is carried out fully automatically. This enables the reliable production of the bicycle tube in large quantities.
Erfindungsgemäß ist auch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, wobei eine Einrichtung zum Anpressen der Außenseite des zweiten Schlauchendes an die Innenseite des ersten Schlauchendes in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs vorgesehen ist, wobei die Einrichtung ein Fenster aus einem für Laserlicht durchlässigen Material aufweist.According to the invention, a device for carrying out the method according to the invention is also provided, with a device for pressing the outside of the second tube end against the inside of the first tube end being provided in at least part of the overlapping area, the device having a window made of a material transparent to laser light.
Auf diese Weise kann das Laserlicht durch die Einrichtung zum Anpressen hindurchtreten und das gleichzeitige Anpressen und Verschweißen ist problemlos möglich.In this way, the laser light can pass through the pressing device and simultaneous pressing and welding is possible without any problems.
Es ist auch ein Fahrradschlauch aus thermoplastischem Polymer, insbesondere thermoplastischem Polyurethan, vorgesehen, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, und der einen Überlappungsbereich und eine lasergeschweißte, luftdichte Verbindung in wenigstens einem Teil des Überlappungsbereichs zwischen der Außenseite des zweiten Schlauchendes und der Innenseite des ersten Schlauchendes aufweist.There is also a bicycle inner tube made of thermoplastic polymer, in particular thermoplastic polyurethane, which is provided with the invention according to the method according to the invention, and which has an overlap area and a laser-welded, airtight connection in at least part of the overlap area between the outside of the second hose end and the inside of the first hose end.
Lediglich im Überlappungsbereich liegt damit die zweifache Materialstärke des Fahrradschlauchs vor und insbesondere entsteht kein umlaufender und in radialer Richtung abstehender Kragen an dem Fahrradschlauch. Der Fahrradschlauch ist dadurch nicht nur zuverlässig luftdicht und hochbelastbar, sondern weist auch sehr gute Rundlaufeigenschaften auf. Je nachdem, mit welchem Luftdruck der Fahrradschlauch beaufschlagt werden soll, kann im Übrigen der Teil des Überlappungsbereichs, in dem die Verschweißung mittels Laserlicht erfolgt, größer oder kleiner gewählt werden. Wenn der Fahrradschlauch beispielsweise für Rennradreifen vorgesehen ist, die in der Regel mit sehr hohem Luftdruck von bis zu 10 bar gefahren werden, kann die Größe des verschweißten Bereichs größer gewählt werden, um den dadurch auftretenden Kräften standhalten zu können.Only in the overlapping area is there twice the material thickness of the bicycle tube and in particular there is no circumferential collar protruding in the radial direction on the bicycle tube. The bicycle tube is therefore not only reliably airtight and highly resilient, but also has very good concentricity properties. Depending on the air pressure that is to be applied to the bicycle tube, the part of the overlapping area in which the welding takes place by means of laser light can be selected to be larger or smaller. If the bicycle tube is intended for racing bike tires, for example, which are usually ridden with very high air pressure of up to 10 bar, the size of the welded area can be selected to be larger in order to be able to withstand the forces that occur as a result.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, in den Zeichnungen dargestellten und der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen können dabei in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Schlauchendes und eines zweiten Schlauchendes in einem Zustand, in dem ein Überlappungsbereich hergestellt ist, -
2 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 eine schematische Darstellung eines abgelängten Schlauchstücks vor der Verbindung der beiden Schlauchenden, -
4 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Falten des zweiten Schlauchendes, -
5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Öffnen des ersten Schlauchendes und -
6 eine schematische Darstellung des gefalteten zweiten Schlauchendes und des geöffneten ersten Schlauchendes vor dem Einbringen des zweiten Schlauchendes in das zweite Schlauchende.
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1 a schematic representation of a first hose end and a second hose end in a state in which an overlapping area has been produced, -
2 a schematic sectional view of a device for carrying out the method according to the invention, -
3 a schematic representation of a cut-to-length piece of hose before the connection of the two hose ends, -
4 a schematic representation of a device for folding the second hose end, -
5 a schematic representation of a device for opening the first hose end and -
6 a schematic representation of the folded second end of the hose and the opened first end of the hose before the introduction of the second end of the hose into the second end of the hose.
Das thermoplastische Polymermaterial, insbesondere thermoplastisches Polyurethan, des Schlauchstücks 10 ist für Laserlicht eines Infrarotlasers mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 800 nm und 1000 nm und/oder für Laserlicht eines Nd:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm im Wesentlichen durchlässig. Beim Bestrahlen des Schlauchs 10 mit Laserlicht wird dieser infolgedessen nicht oder lediglich geringfügig erwärmt, in jedem Fall nicht stark genug, um eine Verschweißung der beiden Schlauchenden 12, 14 vornehmen zu können. In einem Teil des Überlappungsbereichs 16 ist daher eine Beschichtung 18 aufgetragen, die Laserlicht im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1000 nm bzw. 1064 nm wenigstens teilweise absorbiert. Beim Bestrahlen des Überlappungsbereichs mit Laserlicht wird infolgedessen die Beschichtung 18 erwärmt und dadurch werden auch die an die Beschichtung angrenzende Außenseite des zweiten Schlauchendes 14 und Innenseite des ersten Schlauchendes 12 erwärmt. Die Erwärmung ist dabei so stark, dass das thermoplastische Material des Schlauchs 10 im Bereich der Außenseite des zweiten Schlauchendes 14 und der Innenseite des ersten Schlauchendes 12 wenigstens im Oberflächenbereich aufgeschmolzen wird und die Außenseite des zweiten Schlauchendes 14 mit der Innenseite des ersten Schlauchendes 12 in dem mit der Beschichtung 18 versehenen Bereich miteinander verschweißt werden. Die entstandene Schweißstelle 20 deckt somit bei der dargestellten Ausführungsform lediglich einen Teil des Überlappungsbereichs 16 ab und entspricht dem Bereich, in dem zuvor die Beschichtung 18 aufgetragen wurde. Im Rahmen der Erfindung kann auch der vollständige Überlappungsbereich verschweißt werden. Die Schweißstelle 20 läuft um den vollständigen Umfang der Schlauchenden 12, 14 um, wobei hinter der Zeichenebene der
Ein Teil des Laserlichts 36, der nicht in dem oberen Abschnitt der Beschichtung 18 absorbiert wird, durchdringt die beiden aufeinanderliegenden Schichten des zweiten Schlauchendes 14 und trifft dann auf der in
Da das thermoplastische Polymermaterial, insbesondere thermoplastisches Polyurethan, des Schlauchstücks 10 für das Laserlicht 36 im Wesentlichen transparent ist, wird lediglich die Beschichtung 18 erwärmt. Das flachgedrückte zweite Schlauchende 14, dessen obere Schicht und untere Schicht, wie in
Nach dem Abheben des Niederhalters 32 kann somit das Schlauchstück 10 wieder eine durchgehende torusförmige Form einnehmen, und nach dem Einsetzen eines Ventils ist der Fahrradschlauch dann fertiggestellt.After the holding-
Wie ausgeführt wurde, kann nun das zweite Schlauchende 14, siehe
In
Beim Einbringen des zweiten Schlauchendes 14 in das erste Schlauchende 12 wird das zweite Schlauchende 14 dabei außerhalb des mit der Beschichtung 18 versehenen Bereichs gegriffen, beispielsweise mittels der in
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