DE69810491T2

DE69810491T2 - Verfahren zur behandlung von gegenständen mit kunststoff

Info

Publication number: DE69810491T2
Application number: DE69810491T
Authority: DE
Inventors: S. Stenerud
Original assignee: PLASTO AS ANDALSNES
Current assignee: PLASTO AS ANDALSNES
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2018-06-20
Also published as: WO1998058793A1; DK1015232T3; JP2002505625A; NO307581B1; EP1015232B1; NO972949D0; ES2190090T3; KR100694368B1; NO972949L; AU8564498A; US6399161B1; EP1015232A1; DE69810491D1; KR20010014052A; ATE230344T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Gegenstands mit Kunststoff. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Beschichtung von Wellen mit Kunststoff, und das neue Verfahren nutzt eine Ultraschallquelle. Das Verfahren stellt eine günstige Produktionslösung zum Aufbringen einer tolerierten Gleitfläche aus Kunststoff auf Metallwellen auf genauere Weise als mit den heutigen Lösungen bereit. Die Metallwellen bestehen vorzugsweise aus Stahl, Aluminium oder Mangan, jedoch ist die Erfindung nicht auf die Beschichtung dieser Metalle beschränkt.
Die Produkte, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet werden, können zum Beispiel Gleitflächen an Wellen sein, die als Lenkradsäulen in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Hier ist eine große Präzision erforderlich, damit das Lenkrad hin und her bewegt und bei einem Zusammenstoß Aufprall absorbiert werden kann.
Derzeit sind mehrere Verfahren zum Beschichten von Wellen bekannt.
Ein bereits bekanntes Verfahren ist die Verwendung von Spritzgießen, wobei eine Welle in einem Formwerkzeug angeordnet und Kunststoff unter hohem Druck in das Formwerkzeug eingespritzt wird.
Ein zweites Verfahren besteht in der Verwendung einer extrudierten Kunststoffhülse, die auf eine geeignete Länge zugeschnitten worden ist und die richtige Form und Größe aufweist. Die Kunststoffhülse wird auf die Welle aufgeschoben, anschließend wird Wärme zugeführt, um den Kunststoff zu schrumpfen, und dann Ultraschall, um den Kunststoff auf der Welle gegen die Welle zu kalibrieren. Durch Kalibrieren der Welle gegen die Hülse werden die Abmessungen so eingestellt, dass sie innerhalb der Toleranzen liegen, wenn die Welle in die Hülse eingeschoben und gleichzeitig mit Ultraschall beaufschlagt wird. Dies erfolgt zum Erhalt einer besseren Anpassung des Kunststoffüberzugs und der Hülse als zuvor, da die Hülsen verschiedene Formen und Größen besitzen.
Bei einem anderen Verfahren wird ein Kunststoffpulver verwendet, das auf ein erwärmtes Metall aufgebracht wird. Die Temperatur muss bei dem Vorgang höher sein als der Schmelzpunkt des Kunststoffs. Auf diese Weise bildet das Pulver eine dünne Kunststoffschicht auf dem Metall.
Die JP 57103925 offenbart eine beschichte Welle, wobei die Beschichtung in mehreren Schritten aufgebracht wird. Die Welle wird durch ein erhitztes Gesenk geführt, um die Oberfläche der Welle zu glätten.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einer bekannten Technologie und nutzt sie weiter aus. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung von Produkten mit einer größeren Genauigkeit innerhalb von bestimmten Toleranzgrenzen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, ohne Weiteres innerhalb von Toleranzgrenzen von +/-3/100 bis +/-3/1000 zu arbeiten.
Gemäß der Erfindung ist der Ausgangspunkt eines der oben angeführten Verfahren zum Aufbringen von Kunststoff auf eine Welle, wonach eine Metallhülse über die Welle und Kunststoffhülse bewegt wird, während Ultraschall zur Kalibrierung des Kunststoffes auf der Welle eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegten Art, das die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs definierten Schritte umfasst.
Die Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf
Fig. 1, die eine schematische Darstellung einer Welle und einer Metallhülse ist,
näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Vorrichtung, an der eine Welle 11 befestigt ist, die zum Beispiel aus Stahl, Aluminium oder Mangan hergestellt sein kann. Eine Kunststoffhülse 12 ist auf der Welle aufgebracht worden. Des Weiteren besteht die Vorrichtung aus einer Metallhülse 13, die zur Welle 11 komplementär ist. Die gesamte Einheit wird in einer (nicht gezeigten) Ultraschallvorrichtung angeordnet. Die Ultraschallvorrichtung weist bestimmte Eigenschaften hinsichtlich Ultraschallstärke, Abmessung und Form auf, ist jedoch nicht auf ein bestimmtes Modell beschränkt. Darüber hinaus weist die Vorrichtung ein Mittel auf, das die Welle 11 hin und her und in die und aus der Metallhülse 13 bewegen kann. Als Alternative dazu kann die Metallhülse 13 über die Welle 11 hin und her bewegt werden, wobei letztere stationär bleibt. Die Ultraschallwellen leiten Vibrationen im Kunststoff und in der Welle ein und gewährleisten, dass die Oberfläche der Kunststoffhülse 12 aufgrund der Reibungswärme schmilzt/schrumpft und die Form der äußeren Hülse 13 annimmt. In der Figur sind die Ultraschallwellen mittels Pfeilen 15 angedeutet, die zur Metallhülse 13 gerichtet sind.
Als Alternative kann eine extrudierte Kunststoffhülse verwendet werden. Die extrudierte Kunststoffhülse wird wieder auf die gleiche Weise wie oben in einer Vorrichtung, in der Ultraschallwellen Reibungswärme erzeugen, so dass der Kunststoff schmilzt und gegen die Welle schrumpft, auf einer Welle 11 angeordnet.
In Bezug auf die bei dem Vorgang verwendeten Kunststoffarten können verschiedene Arten verwendet werden, vorausgesetzt, sie weisen die erwünschten Eigenschaften auf.
Die Herstellung einer mit Kunststoff überzogenen Welle kann in Abhängigkeit von der Fertigungsstraße 20 bis 60 Sekunden dauern.
Der Kunststoff kann bei einer Temperatur von ca. 200-300ºC auf die Welle 11 aufgebracht werden, während die Temperatur während der Kalibrierung zwischen 20º und 60ºC beträgt. Die Temperatur während der Kalibrierung ist im Hinblick auf Toleranzen wichtig, und dies muss zum Beispiel bei einer erhöhten Taktzeit oder zusätzlichen Kühlung vor der Kalibrierung berücksichtigt werden.
Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Gegenstände mit hoher Genauigkeit und Präzision ohne spezielle Toleranzgrenzen hergestellt werden. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte erreichen eine viel größere Präzision als die derzeit bekannten Lösungen.

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen eines Kunststoffüberzugs auf eine Metallwelle (11), bei dem der Kunststoff gemäß einer der Alternativen (i) bis (v) auf die Welle aufgebracht wird:

(i) der Kunststoff wird mittels Spritzgießen auf die Welle aufgebracht;

(ii) eine auf die richtige Länge zugeschnittene extrudierte Kunststoffhülse wird auf der Welle angeordnet;

(iii) der Kunststoff wird mittels einer Spritzvorrichtung, auf die Welle aufgespritzt;

(iv) der Kunststoff wird durch Absenken der Welle in eine Kunststofflösung aufgebracht;

(v) der Kunststoff wird in Pulverform auf das Metall der Welle aufgebracht, wobei das Metall erwärmt, wird;

dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen des Kunststoffes eine Metallhülse (13) über die Welle (11) und relativ zu dieser bewegt wird und der Kunststoff (12) zum gleichen Zeitpunkt, darauf aufgebracht wird, zu dem die gesamte Einheit mit Ultraschall beaufschlagt wird, um die Kunststoffhülse auf dem Schaft zu kalibrieren, dass der Kunststoff (12) bei einer Temperatur von ca. 200 bis 300ºC auf die Welle (11) aufgebracht wird und dass die Welle (11) und der Kunststoff vor der Kalibrierung auf ca. 20º-60ºC abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Metallhülse (13) bewegt, während die Welle (11) stationär bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (11) mit dem darauf aufgebrachten Kunststoff bewegt, während die Metallhülse (13) stationär bleibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kunststoff eine Metallhülse beschichtet wird, die dann gegen die Welle (11) kalibriert wird.