DE2110718B2

DE2110718B2 - Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren oder Drehteile der Feinmechanik sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2110718B2
Application number: DE2110718A
Authority: DE
Inventors: Janos Orient Kurucz; Andre Le Locle Matthey
Original assignee: Kurucz Sa L'orient Waadt (schweiz)
Current assignee: Kurucz Sa L'orient Waadt (schweiz)
Priority date: 1970-03-10
Filing date: 1971-03-04
Publication date: 1979-09-06
Also published as: CA937009A; JPS521414B1; AT313808B; DE2110718A1; ES389092A1; FR2081839A1; FR2081839B1; DE2110718C3; GB1331148A; US3685935A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren oder Drehteile der Feinmechanik, bei dem ein Lagerhalter auf einem Träger fixiert, auf den Lagerhalter ein Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff aufgelegt, das Teilchen erhitzt und durch eine Relativbewegung zwischen dem Träger und einem Stempel in den Lagerhalter eingepreßt und zu dem Lager geformt wird.

Derartige Lager sollen einerseits allseitig elastisch

sein, um Stöße in jeder Richtung aufnehmen zu können,

ϊ andererseits sollen sie so widerstandsfähig sein, daß ihre

Oberfläche nicht durch Lagerteile angegriffen und

beschädigt werden kann.

Es ist ein stoßdämpfendes Lager und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt (DE-OS 18 04 202), bei der ia der Formgebungsprozeß am Ort der Erwärmung des Lagers stattfindet Dadurch werden zwar Lager mit ausreichenden Elastizitätseigenschaften geschaffen, die Härte ihrer Oberfläche erweist sich aber als nicht ausreichend groß genug.

is Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem elastisch nachgiebige Kunststofflager mit einer harten Oberfläche hergestellt werden können; gleichzeitig soll eine vorteilhafte Vorrichtung mit einem Träger für den Lagerhalter und einem in der Längsachse des Trägers liegenden, relativ zu diesem beweglichen Stempel zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen bzw. die im Patentanspruch 4 angegebenen Mittel

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 bzw. 5 bis 11 angegeben.

Der mit der Erfindung erzielte Verteil besteht darin, daß die für die Größe der Oberflächenhärte maßgebende Abkühlgeschwindigkeit der zu formenden Kunststoffstückchen und die Höhe des Formgebungsdruckes sehr genau eingestellt und eingehalten werden können.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. μ Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Lagern für Uhren und

Fig.2 einen entsprechenden Schnitt durch eine in einer anderen Arbeitsstellung der Vorrichtung dargestellte Einzelheit in vergrößerter Darstellung.

Die schematische dargestellte Vorrichtung hat ein Gestell 1, dessen Grundfläche eine kreisrunde zentrale Bohrung 2 aufweist, in welcher sich ein Stempelhalter 3 verschiebt Ein zugespitzter Träger 4 ist am oberen -*5 Ende des Halters 3 befestigt, dessen Verstellungen in Richtung des Pfeiles 5 durch einen in einer radialen Ausnehmung 7 des Gestells 1 untergebrachten und in dieser Ausnehmung bei 6a angelenkten Bedienungshebel 6 erzeugt werden.

so Der obere Teil des Gestells 1 weist eine eine Kammer 8 bildende Ausnehmung auf, in der ein feststehender ringförmiger Heizkörper untergebracht ist, dessen Wirkungsbereich etwa in Höhe des oberen Endes des Trägers 4 Hegt, wenn dieser seine in F i g. 1 dargestellte untere Grenzstellung einnimmt

Das Gestell 1 trägt noch einen feststehenden, mit 10 bezeichneten Stempel, der dem Träger 4 koaxial gegenüberliegend angeordnet ist

Die vorstehend beschriebene Einrichtung hat folgenw> de Arbeitsweise:

Am Ende des Trägers 4 wird, wenn dieser seine untere Stellung (Fig. 1) einnimmt, ein ringförmiger Lagerhalter 11 angebracht, der in die Bohrung des Halters 3, in welchem der Träger 4 untergebracht ist, etwas eingreift. Dann wird auf den Lagerhalter 11 ein Stückchen aus vorzugsweise selbstschmierendem thermoplastischem Material gelegt, worauf diese beiden Elemente, d. h. der Lagerhalter und das Stückchen Kunststoff, mit Hilfe des

ringförmigen Heizkörpers erhitzt werden.

Die Temperatur, bei welcher diese Erhitzung erfolgt, muß etwa dreißig oder vierzig Grad tiefer als die Schmelztemperatur des verwendeten Kunststoffes liegen. Es ist zweckmäßig, den Heizkörper so zu regulieren, daß die angestrebte Kunststofftemperatur, bei welcher der Kunststoff lediglich erweicht, selbst dann nicht überschritten wird, wenn die Vorrichtung länger als notwendig in der Stellung nach F i g. 1 verbleibt Dadurch ist die Dauer der Erhitzung nicht iu kritisch und es braucht nicht mit zwingend vorgeschriebener Geschwindigkeit gearbeitet zu werden.

Es sei bemerkt, daß zu diesem Zeitpunkt und unter Einwirkung einer starken Oberflächenspannung das Kunststoffstückchen nicht fließt, sondern die Form einer kleinen sehr glänzenden Kugel annimmt, die so lange in diesem Zustand verbleibt, wie die Heiztemperatur konstant ist Diese Änderung ist sichtbar und zeigt dem Beobachter an, daß er den Bedienungshebel 6 betätigen kann, wodurch der Halter 3, der Träger 4, der Lagerhalter Ii und das Kunststoffstückchen 12 angehoben und in Richtung auf den Stempel Io verstellt werden.

Im Verlauf dieser Verstellung verlassen der Halter 11 und das Kunststoffstückchen 12 den Wirkungsbereich des durch Strahlung wirkenden ringförmigen Heizkörpers, so daß die Erhitzung automatisch und zwar ohne Verzögerung, genau zu dem Zeitpunkt unterbrochen wird, da sie aufhören soll, d. h. zu dem Zeitpunkt da der Formungs- oder Formgebungsvorgang des Kunststoffes so beginnt

Kurz vor dem Ende des Hubes des Halters 3 tritt das Kunststoffstückchen 12 mit der Vorderseite des feststehenden Stempels 10 in Berührung und wird zwischen den beiden Stempeln gequetscht, wobei es im Inneren des Halters 11 ausgeformt wird.

Im Verlaufe dieses nur den Bruchteil einer Sekunde dauernden Formgebungsvorgangs kühlt der Kunststoff durch Wärmeableitung über den Stempel 10 urplötzlich ab. Der Werkstoff für den Stempel 10 kann in Abhängigkeit von seiner Wärmeleitzahl ausgewählt werden.

Die Abkühlungsgeschwindigkeit des Kunststoffstückchens während seiner Formgebung und der Druck, bei welchem dieser Vorgang erfolgt sind bedeutsam dafür, daß sich an der Oberfläche des so hergestellten Lagerkürpers 12, und insbesondere an der Oberfläche der durch die Spitze des Stempels 4 ausgebildeten zentralen öffnung dieses Körpers ein Film bildet, der härter ist als der übrige Werkstoff.

Diese Haut oder dieser Film wird durch die Außenschient erzeugt, die sich an der Oberfläche des KunststoffstUckchens durch Oberflächenspannung bildet, wenn das Kunststoffstückchen weich wird, um die vorerwähnte glänzende Kugel zu bilden. Der so hergestellte »Beutel« wird durch den Stempel 10 verformt, wobei seine »Haut« durch eine ringförmige scharfe Kante 13, die die Vorderseite des Stempels 10 aufweist, erst zu dem Zeitpunkt aufgebrochen wird, da die scharfe Kante mit einem kegelstumpfförmigen &o Eingang 14 der Innenausnehmung des Lagerhalters 11 in Berührung kommt

Jedoch hat zu diesem Zeitpunkt die Abkühlung bereits eine Art Verfestigung der »Haut« bewirkt, so daß auf diese Weise der vorerwähnte harte Oberflächenfilm hergestellt wird, aufgrund dessen der Lagerkörper 12 als Stoßdämpfer arbeiten kann.

Die Masse des ihn bildenden Werkstoffes ist nämlich

nicht hart genug, um sein elastisches Verformen unter Einwirkung der bei Stoßen durch die Welle des Lagers auf sie ausgeübten seitlichen Drücke zu verhindern, wobei die Oberflächenhaut oder der Oberflächenfilm trotzdem hart genug ist um zu vermeiden, daß die Welle des Lagers bei diesen Stoßen Durchbrüche der Wände der öffnung erzeugt

Es sei bemerkt daß der sich im Verlaufe der Formgebung bildende und durch die ringförmige scharfe Kante Ϊ3 des Stempels 10 von dem übrigen Kunststoffstückchen 12 abgetrennte ringförmige Kunststoffrückstar.d 12' (Fig.2), wenn sich der Träger 4 zurückzieht um den Stempel 10 herum verbleibt von wo er beispielsweise durch einen Bürstenstrich bequem entfernt werden kann.

Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann Probleme hauptsächlich aufgrund der Tatsache stellen, daß die Schmelztemperatur der thermoplastischen Werkstoffe sich von einem zum anderen verändern und daß diese Temperatiürfi im Verlaufe des Arbeitszyklus sehr genau eingehalten wei Jen müssen.

Es hat sich insbesondere gezeigt, daß die Abkühlung unter ganz genauen, sich von einem Werkstoff zum andern verändernden Bedingungen erfolgen muß, da sonst dii Kristallisierung des Werkstoffes in unvollkommener Weise erfolgt, was zu einem Endprodukt von unzureichender oder unstabiler Güte führt, d. h. dessen physikalische Eigenschaften sich mit der Zeit ändern.

Eine Variante der Erfindung ermöglicht das Beheben dieser Mängel:

Bei dieser Variante wird der obere Stempel der vorstehend beschriebenen und in der beigefügten Zeichnung dargestellten Vorrichtung, um zu vermeiden, daß die Abkühlung bei einer unpassenden Temperatur erfolgt mit einem Heizmittel versehen, das es ermöglicht ihn im Verlaufe des Arbeitszyklus auf einer konstanten Temperatur zu halten, die so ist daß das Verhältnis zwischen der Temperatur des unteren Stempels und des auf ihm angeordneten Lagerhalters einerseits und der des oberen Stempels andererseits unter Berücksichtigung des verwendeten Werkstoffes optimal ist

Die Beheizung des oberen Stempeis kann entweder mit Hilfe eines den Stempel umgebenden, vorzugsweise ringförmigen selbständigen elektrischen Heizkörpers erfolgen, dessen Temperaturregelung entweder durch Verändern der Stromstärke oder durch Verstellen des Heizkörpers in axialer Richtung entlang des Stempels oder auch durch Ändern seines Durchmesser, d. h. des ihn von dem Stempel trennenden Abstandes, erfolgen. Es sei bemerkt daß gleiche Mittel zum Regulieren der Temperatur des unteren Stempels angewendet werden kö^ine.., was eine sehr feine Regulierung des Verhältnisses der Temperaturen ermöglicht

Auch könnte ιτκ»η den Heizkörper det unteren Stempels mit einem rohrförmigen Metallteil versehen, das ihn nach oben verlängert und sich bis gegenüber dem oberen Stempel erstreckt dessen Beheizung es bewirkt. Die Form und die Masse dieses Teiles werden dem Verhältnis der gewünschten Temperaturen angepaßt

Als Beispiel eines solchen Verhältnisses sei herausgestellt, daß in dem Falle, da das verwendete thermoplastische Material Polyäthylenterephtalat ist die Temperatur des unteren Stempels, des Lagerhalters und des Kunststoffstückchens zwischen 240 und 280° C schwanken kann, wobei die optimale Temperatur 260° C beträgt, während die Temperatur des oberen Stempels

zwischen 130 und 15O⁰C liegt und ihr optimaler Betrag 140⁰C beträgt.

Bei Acetaten liegt die Temperatur des unteren Teiles zwischen 150 und 180° C mit einem optimalen Betrag von 160⁰C, während die Temperatur des oberen Teiles in der Größenordnung von 40 bis 60⁰C liegt mit einem optimalen Wert bei 50"C.

Auf diese Weise ist es möglich, sehr feine Regulierungen des Verhältnisses der Temperaturen zu bewirken, was für die Herstellung von Mikrolagern, deren Kunststoffvolumen in der Größenordnung von einigen Zehnteln eines Kubikmillimeters liegt, eine wesentliche Bedeutung hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren oder Drehteile der Feinmechanik, bei dem ein Lagerhalter auf einem Träger Fixiert, auf den Lagerhalter ein Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff aufgelegt, das Teilchen erhitzt und durch eine Relativbewegung zwischen dem Träger und einem Stempel in den Lagerhalter eingepreßt und zu dem Lager geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchen auf dem Träger erhitzt wird und danach mit dem Lagerhalter durch den Träger aus der Erwärmungszone herausbewegt und außerhalb der Erwärmungszone zum Formen des Lagers durch den Träger gegen den Stempel gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Stempels (10) während des Arbeitszyklus im wesentlichst! konstant gehalten wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 mit einem Träger für dein Lagerhalter und einem in der Längsachse des Trägers liegenden, relativ zu diesem bewegbaren Stempel, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (10) ortsfest angeordnet ist und der Träger (4) aus einer Heizzone (9) heraus gegen den Stempel bewegbar ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (9) durch Heizstrahier gebildet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzoi.*; (9) durch einen ringförmigen Heizkörper gebildet wird, in dessen Mitte sich in der Endstellung seines Hubes das Ende des Trägers (4) befindet

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (10) beheizbar ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Beheizung für den Stempel (10) so geregelt ist, daß seine Temperatur während des Arbeitszyklus der Vorrichtung im wesentlichen konstant bleibt

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (10) elektrisch beheizt ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 4,7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper in axialer Richtung entlang des Stempels (10) bewegbar ist, so daß seine Einwirkung regulierbar ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 4,7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper aufweitbar ist, so daß seine Einwirkung durch Änderung des ihn ven dem zweiten Stempel (10) trennenden Abstandes regulierbar ist.