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 verfahrens

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DE2306974A1
DE2306974A1 DE2306974A DE2306974A DE2306974A1 DE 2306974 A1 DE2306974 A1 DE 2306974A1 DE 2306974 A DE2306974 A DE 2306974A DE 2306974 A DE2306974 A DE 2306974A DE 2306974 A1 DE2306974 A1 DE 2306974A1
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Description

CRASEMANN * RAFFAY O^oeftT SCHLOSSTRASSE β PATENTANWÄLTE:
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.
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TELEFON: (O4 1IJ β·ΤΟΟ5 - TELtflflAMMt PATFAV. HAMiURQ
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.
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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
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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-
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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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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)

  1. 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. 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. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daft beide Enden des Beschlages (30)einen Abschnitt verminderten Querschnittes (36) aufweisen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Beschläge (30) gleichzeitig übertragen und befestigt werden.
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    5, 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 die
    Vorschubeinrichtung 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.
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    Leerseite
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