DE2306974A1 - Verfahren zur herstellung von thermoplastischen bauteilen mit metallbeschlaegen sowie werkzeug zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zur herstellung von thermoplastischen bauteilen mit metallbeschlaegen sowie werkzeug zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
12. Februar 1973 ο^^οοηοε
DIPL.-ING. VINCENZ ν. RAFFAV
BEF:1156/7
Anmelder: ARMSTRONG PATENTS -CO. LIMITED
Gib3on Lane, Melton, North Ferriby, Yorkshire HUH-3HY, England
Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Bauteilen mit Metallbe-3chläge*n
sowie Werkzeug zur Durchführung dienes Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen
Bauteilen mit Metal!beschlagen sowie "in· Werkzeug
zur Durchführung dieses Verfahrens.
Sehr häufig ist e3 erforderlich Metallbeschläge, wie Bolzen
oder mit Innengewinde versehene Buchsen an oder in thermoplastischen
Bauteilen zu befestigen. Typische Beispiele sind elektrische Isolationsgeh'5ur:e von Haartrocknern, Valcuumreinigern
und andere Haushaltsmaschinen. Bisher werden 'lie Metallbeschläge
mit thermoplastischen Bauteilen in der unterschiedlichsten Weise verbunden, wobei aber Nachteile und Schwierigkeiten
auftreten, die entweder beim Gießen, wenn die Beschläge einstückig mit dem thermoplastischen Material verbunden
werden sollen oder im Hinblick auf die verhältnismäßig aufwendige
zusätzliche Ausrüstung auftreten, wenn die Verbindung zwischen Beschlag und thermoplastischen Bauteil nach dem Gieesen
orfolgen soll.
30983^/0^,57
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Vorfahren
und ein Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen,
durch das die Metalibeschläge nach dem Gießen mit den thermoplastischen
Bauteilen verbunden werden können, ohne daß aufwendige
zusätzliche Ausrüstungen erforderlich sind,
Diese Aufgabe wird grundsätzlich dadurch gelöst* daß der Metallbeschlag an einem Ende mit einem verminderten Querschnitt
ausgerüstet ist, daß das vordere Ende zur Zuführung zu dem thermoplastischen Bauteil bildet, in dem ein Führungslocb mit
einer Querschnittsabmessung zur Aufnahme und Anordnung des vorderen Endes des Metallbeschlage3 ausgebildet wird, woraufhin
das dem Führungsende gegenüberliegende und aus dem thermoplastischen Bauteil herausragende Ende erwärmt wird, um das
thermoplastische Material im Bereich des Führungsloches zu erweichen.
Daran anschließend wird mechanisch ein Druck auf den Beschlag übertragen, damit zumindest der Abschnitt der» sich
an das vordere Ende verminderten Querschnittes anschließt in
das Bauteil eindringt, woraufhin eine Kühlung.erfolgt oder doch
zumindest eine Abkühlung des thermoplastischen Materiales zum
Härten und damit Pesthalten des Beschlages möglich ist.
In dem Pall> in dem der Beschlag Axialkräfte und/oder Drehmomente
aufnehmen muß wird der sich an das Vorderende anschlies-^
sende Abschnitt des Beschlages entsprechend ausgebildet. Dieses kann durch Auskehlen, Nuten, Aufrauhen oder eine entsprechende
Ausbildung der Oberfläche geschehen. Das erweichte thermoplastische
Material kann in die entsprechenden öffnungen fließen,
so daß Hinterschheidungen entstehenj um nach dem erheuten Aushärten
für einen entsprechend festen Sitz auch bei übertragung
von Axialkräften und Drehmomenten zu sorgen.
309834/0457
Wärme und Druck kann durch ein Handwerkzeug übertragen werden. Selbstverständlich .ist es auch möglich ein entsprechend automatisches
Werkzeug auszubilden, das mechanisch in Richtung auf das Bauteil und von diesem weg bewegbar ist. Hierzu können bekannte
Vorrichtungen, wie Bohr- oder Klemmvorrichtungen verwendet werden. In dem Fall, in dem ein mechanisch verschiebbarer
Kopf oder Schlitten verwendet wird, können mehrere Werkzeuge an dieses Teilen befestigt werden, um eine gleichzeitige übertragung
und Befestigung mehrerer Beschläge an dem thermoplastischen Bauteil zu bewirken. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung
möglich, die beiden Ende der Metallbeschläge gleich auszubilden, so daß beide Enden als Vorderende verwendet werden können. In
diesem Fall ist es möglich die Beschläge dem thermoplastischen Bauteil durch einen hin- und herbewegbaren Schlitten zuzuführen,
der die Beschläge von einem Vorratsbehälter erhält und dem Führungsloch
zum gewünschten Zeitpunkt zuführt, wobei die Bewegung des heiz- und druckübertragenden Werkzeuges in Richtung.auf den
entsprechend zugeführten Beschlag und von diesem weg mit der Zuführbewegung des Schlittens zeitlich abgestimmt wird.
In vorteilhafter Weise ist es nach der Erfindung weiterhin möglich,
das Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens mit einer elektrisch heizbaren Metallhülse auszurüsten, die in einem Isoliergehäuse
untergebracht ist und ein aus dem Isoliergehäuse vorstehendes Ende aufweist, wobei ein verhältnismäßig massives
Druckteil abnehmbar und eine gute Wärme-Übertragung zulassend an diesem freien Ende der Hülse befestigt ist. Das Druckteil ist
mit einem Abschnitt ausgerüstet, der so geformt und dimensioniert ist, daß er mit einem dichten Sitz den Beschlag aufnehmen
kann, so daß Druck- und Wärmeübertragung gemeinsam erfolgen.
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Das Druckteil kann beispielsweise mit einer als Fühler ausgebildeten
Verlängerung versehen sein, deren freies äußeres Ende zum dichten Eingriff mit einer öffnung in dem vorderen Endedes
Beschlages ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich eine Vertiefung oder einen Sockel zum dichten übergriff über Ende
des Beschlages vorzusehen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden
unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines wärme- und druckübertragenden
Werkzeuges nach der Erfindung;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht des Werkzeuges in einer Vorrichtung zur automatischen Zuführung
und Befestigung der Metallbeschläge an einem thermoplastischen Werkstück, wobei das Werkzeug geschnitten
dargestellt ist;
Fig. 3 eine Ansicht eines Druckteils anderer Ausführungsform
für das Werkzeug; und
Fig. 4 eine Ansicht einer Ausführungsform für einen Metallbeschlag.
Das in der Zeichnung dargestellte wärme- und druckübertragende Werkzeug besteht aus einem Gehäuse 10 aus keramischem V/erkstoff
oder aus einem Material auf der Basis von Asbest, so daß sowohl für eine gute Wärnieisolierung als auch für eine gute elektrische
Isolierung gesorgt ist. Innerhalb des Gehäuses 10- ist ein elektrisches Heizelement (Fig. 2) in der Nähe einer schv/eren Metallhülse
I1J angeordnet, die ein über das Gehäuse Vorstehendes Ende
309834/0457
aufweist-. Die Hülse lh ist an ihrem freien Ende ir.it drei im
gleichen Winkel zueinander angeordneten Vertiefungen 16 ausgerüstet. Anschließend an diese Vertiefungen 16 liegt ein
lireinförmigor Flansch 18. In der Mitte ,jeder Vertiefung 16
int der Flansch lO in axialer Richtung durchbohrt, so daß
Schrauben 20 durch diese Bohrungen hindurchgeführt werden können, um das verhältnismäßig massive Druckteil· 22 an der
Stirnfläche des Flansches 18 sicher zu befestigen, und so für einen guten Wärmeübergang zwischen diesem Druckteil 22 und
der Hülse 1^1 zu sorgen. Die Vertiefungen 16 erleichtern den
Zugang mit einem Schraubenzieher zu den Schrauben 20.
Das Drückteil 22 ist mit einer in axialer Richtung verlaufenden
Spitze 2l\ versehen, deren freies Ende einen Abschnitt 26
verminderten Durchmessers aufweist, der so dimensioniert ist, daß er in die axiale Bohrung 22 des Metallbeschlages 30 (Fig. 4)
pa?t. Es ist leicht einzusehen, daß in die Abmessung des Abschnittes
26 verminderten Durchmessers der Spitze 2M der jeweiligen
Abmessung des entsprechenden Beschlages 30 angepaßt sein muß, damit die gewünschte Zusammenarbeit zwischen diesen
Teilen möglich ist. Zu diesem Zweck ist das Druckteil 22 abnehmbar
an ^ler Hülse l'l befestigt. Dieses ist durch die Schrauben 20
möglich. Die Schrauben 20. stellen weiterhin sicher, daß sich das
Druckteil nicht leicht und unbeabsichtigt von der Hülse lh lösen
kann,.so daß immer für eine innige Berührung mit dem Flansch 13 gesorgt ist, wobei aber andererseit ein schnelles Auswechseln
möglich ist, wenn dieses gewünscht wird. Es ist weiterhin auch möglich, den Flansch Iß und das Druckteil 22 so auszub-ilden und
mit entsprechenden Gewinden versehen, so daß diese beiden Teile zusammengeschraubt werden können. Anstelle der Gewindeverbindung
kann auch ein hajonett-Versehluß vorgesehen sein, urn für ein
schnei !<■>:; aber sicheres Abnehmen und Anbringen '/.u sorgen.
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Obwohl das beschriebene1 Werkzeug ein Handwerkzeug sein kann,
ist es ebenfalls möglich eine automatische Vorrichtung zu verwenden,
wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Bei dieser in Fig. 2 dargestellten automatischen Vorrichtung werden
die Metallbeschläge 30 aus einem Lagerbehälter! 28 durch,
ein Zulieferrohr 40 zu einem Schlitten 42 geleitet j der in
Bezug auf das Werkstück 44 hin- und herbewegbar ist und an einer Bohrvorrichtung 46 angebracht ist. Nach Beendigung der
Bewegung des Schlittens 42 in Richtung auf das Werkstück 44 liegt der Metallbeschlag 30, der von dem Schlitten mitgenommen
wurde .an einem vorbereiteten Führungsloch 48 in dem Werkstück
gegenüber. Die Bohrvorrichtung 46 wurde so eingestellt, daß das Führungsloch 48 axial mit der Spitze 24 des Pruckteils
22 fluchtet. In dieser Stellung stimmt das Führungsloch 4.8
außerdem mit dem darüberliegenden Loch 50 in dem freien Ende
eines Tisches 52 überein, auf dem sich der Schlitten 42 hin und her bewegt..· An dem Ende der nach vorne gerichteten Bewegung
des Schlittens gelangt das vordere Ende des in dem Schlitten 42 befindlichen Metallbeschlages 30 mit dem Führungsloch
43 in Eingriff.
VJie der Fig. 4 zu entnehmen ist der Metallbeschlag 30 mit einem
mittleren Abschnitt 34 versehen, der eine aufgerauhte Oberfläche
aufweist. Die Abschnitte 36 weisen einen verminderten Querschnitt
auf. Bei Verwehdung der Vorrichtung nach Fig. 2 wird
jeder Beschlag 30 so durch den Sehlitten 42 vorgeschoben, .daß
ein Abschnitt J>6 mit dem entsprechenden Führungsloch 48 in Eingriff
gelangt. Die Abmessungen dieser Teile stimmen nahezu überein. . ■ ·
Die Relativbewegung zwischen Schlitten 42 und Werkzeug ist zeitlich so gesteuert, daß wenn der Schlitten seine Rückkehrbewegung
ausführt, das Werkzeug sich nach unten bewegt, um einen Eingriff zwischen dem Abschnitt 2ß verminderten Durchmessers
und der Bohrung 32 in dem '.Beschlag 30 herzustellen. Be-
309834/0457
dingt durch die massive Ausführung stellt das Druckteil 22 einen
guten Wärmespeicher dar, so daß der Abschnitt 26 auf erhöhter Temperatur gehalten wird. Der Kontakt zwischen dem Abschnitt
26 und dem Besehlag 30 sorgt für eine schnelle Erwärmung
der, Beschlagess die in Verbindung mit dem auf den Beschlag
übertragenen Druck - als Ergebnis der nach unten gerichteten Bewegung des Werkzeuges - eine Örtliche Erweichung
des thermoplastischen Materiales in der Nähe des Führungsloches 48 bewirkt, so daß der Beschlag 30 in das Werkstück 44
eindringt, Das Ausmaß der Werkzeugbewegung in Richtung auf das Werkstück ist so ausgelegt, daß der Beschlag derart vollständig
in das Führungsl'och 48 eingedrückt wird, daß die Stirnfläche
des obenliegenden Abschnittes 36 in einer Ebene mit der Oberfläche des Werkstückes liegt. Das erweichte thermoplastische
Material dringt inzwischen in die öffnungen der aufgerauhten Oberfläche des Beschlages'30 ein. Weiterhin schließt sich das
thermoplastische Material über der Schulter 38 zwischen dem Abschnitt
36 und dem mittleren Abschnitt 34 des Beschlages, so
daß die Oberfläche des thermoplastischen Werkstückes im wesentlichen ungestört ist. Hierdurch wird der Beschlag fest gegen
axiale Kräfte relativ zu dem Werkstück gesichert, während die Sicherung gegen Drehmomente durch die Hinterschneidung zwischen
den Vorsprüngen in der Oberfläche des Einsatzes und dem in die Rücksprünge eingedrungenen thermoplastischen Material erfolgt.
Obwohl das Werkzeug nach Fig. 2 Druckteil mit nur einer einzigen
Spitze 24 aufweist, ist es selbstverständlich möglich ein Druckteil
mit mehreren Spitzen auszubilden. Ein entsprechendes Druckteil 23 ist in Form eines Beispieles in Fig. 3 dargestellt.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und des Werkzeuges nach der Erfindung liegt darin, daß die Eindringgesehwindigkeit des Beschlages
in das thermoplastische Material und die Geschwindig- « keit der Wärmeübertragung von der aufgeheizten Spitze auf den
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2306374
Beschlag allein durch die örtliche fchmelzgeschwindigkeit des.
thermoplastischen Materiales geregelt wird. Ein überheizen des
Beschlages und ein zu starkes Schmelzen des thermoplastischen. Materiales kann nicht auftreten, da eine Zunahme der Wärmeleitung
von der Spitze auf den Beschlag lediglich die Schmelzgeschwindigkeit des thermoplastischen Materiales und damit die
Eindringgeschwindigkeit des Beschlages in das thermoplastische Material erhöht, wodurch die. Viärmeübertragungszeit entsprechend
herabgesetzt wird. Nur die Wärmemenge, die zum Schmelzen des thermoplastischen Materiales erforderlich ists damit der Beschlag
eindringt, wird von der Spitze abgeleitet, so daß die Temperatur der Spitze nicht kritisch ist.
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Claims (4)
- Patentansprüche: · · ·!-/Verfahren zur Befestigung von Metallbeschlägen an oder in thermoplastischen Bauteilen, gekennzeichnet durch Ausbildung des Metallbeschlages (30) mit mindestens einem Abschnitt (36) verminderten Querschnittes, der das vordere Ende zur übertragung auf das thermoplastische Bauteil (Jl4) bildet; Ausbildung eines Führungsloches (48) in dem thermoplastischen Bauteil mit einer Querschnittsabmessung zur Aufnahme und ersten Anordnung des vorderen Endes (36) des Beschlages; Einführung des vorderen Endes des Beschlages in das Führungsloch (48), wobei das dem Vorderende gegenüberliegende Ende über das thermoplastische Bauteil vorsteht; direkte Wärmeübertragung auf den Beschlag zur örtlichen Erweichung des thermoplastischen Materiales im Bereich des Führungsloches; übertragung einer mechanischen Druckkraft auf den Beschlag, die ausreichend ist, um zu bewirken, daft zumindest der sich an das Vorderende anschließende Abschnitt des Beschlages in das Bauteil eindringt; Abkühlung des erweichten thermoplastischen Materiales zum Aushärten und damit Festhalten des Beschlages in dem Bauteil.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbeschlag (30) in dem Abschnitt (34), der sich an das vordere Ende (36) anschließt mit einer unregelmäßigen Oberfläche zum Einfließen des erweichten thermoplastischen Materiales ausgerüstet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daft beide Enden des Beschlages (30)einen Abschnitt verminderten Querschnittes (36) aufweisen.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Beschläge (30) gleichzeitig übertragen und befestigt werden.309834/04575, Werkzeug zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Metal1-hülse. (l'J), die in einem Tsoliergehäuse (10) angeordnet ist; eine elektrische Heizeinrichtung (12) für die Pulse; und einverhältnismäßig massive Metalldruckteil (22) das abnehmbar und einen guten Wärmeübergang gewährleistend an dem freien' Ende (l8> der Hülse befestigt ist und einen Abschnitt (2*1) aufweist, der so geformt und dimensioniert ist, daß ein fester Eingriff mit dem Beschlag (30) hergestellt wird, um gleichzeitig für einen guten Druck- und Wärme übergang zu sorgen.6, Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckteil (22) einen Abschnitt (2S) verminderten Querschnitts zum Eingriff mit einer öffnung (32) in dem "Beschlag (30) aufweist.7, Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckteil (22) eine Vertiefung zum übergriff, über ein Ende (36) des Beschlages (30) aufweist. ■8, Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7» gekennzeichnet durch die Befestigung zur relativen Hin- und Herbewegung in Bezug auf das thermoplastische Bauteil (44), un$ durch eine Vorschubeinrichtung (23, 40, 42) zum Zuführen der Beschläge (30) zu dem Bauteil in zeitlicher Abstimmung mit der Hin- und Herbewegung des Werkzeuges.9, Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieVorschubeinrichtung einen Lagerbehälter (28.) zur Aufnahme der Beschläge und eine hin- und herbewegbarefy Schlitten (42) aufweist, der nach-ein-ander ein oder mehrere Beschläge in die: gewünschte Lage relativ zu dem thermoplastischen Bauteil (44) j bringt.10* Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch Rekenn<zeichnet, daß das Druckteil(23) gleichzeitig mehrere Beschläge (3O) überträgt und befestigt.30983W0A57Leerseite
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