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Starre Verbindung von Teilen in einem bestimmten Winkel und Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine starre Verbindung von Teilen in einem bestimmten Winkel und ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung.
Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf die Verbindung von Bauelementen in einem beliebigen Winkel nach dem Patent Nr. 251108.
Es ist bekannt, Teile z. B. aus Kunststoff in einen beliebigen Winkel entweder durch mechanische Verbindungselemente, wie Schrauben, Winkel u. dgl. zu verbinden oder aber durch Kleben oder Schweissen. Auch ist ein Schweissverfahren zur Verbindung von Körpern aus thermoplatischem Kunststoff bekannt, bei dem ein oder mehrere vorgewärmte Metalldrähte oder Stäbe zwischen zwei zu verbindenden Kunststoffkörpern eingelegt und dann alle drei Teile unter Druck miteinander vereinigt werden. Diese Metalldrähte oder-Stäbe werden vorzugsweise gedrallt ausgeführt.
Diese Verbindungsformen weisen bei vielen, in gleichen Winkeln zu verbindenden Teilen einen gewissen Vorteil auf, jedoch bei vielen unterschiedlichen Winkeln den grossen Nachteil, dass für jeden einzelnen Winkel entsprechende Vorrichtungen angefertigt werden müssen und für die Verbindung ein grosser Arbeitszeitaufwand erforderlich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren bezweckt nun, diese Nachteile zu beseitigen und eine Verbindung in jedem gewünschten Winkel zu ermöglichen, wobei die Verbindung selbst einen einfachen Aufbau besitzt und in arbeitssparender Weise rasch und mit grosser Genauigkeit hergestellt werden kann.
Die erfindungsgemässe Verbindung von Teilen in einem bestimmten Winkel ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung aus Gelenkhülsen und einem in diese undrehbar eingesetzten Gelenkstift besteht, wobei entweder die Gelenkhülsen oder Gelenkstifte aus wärmeleitendem oder elektrisch leitfähigem Material und der andere Gelenkteil aus thermoplastischem, in erwärmtem Zustand eine Winkeländerung der Teile ermöglichendem Material hergestellt sind. Dabei weist der Gelenkstift einen unrunden, vorzugsweise quadratischen Querschnitt auf und durch die Gelenkhülsen sind Bohrungen hindurchgeführt, die den gleichen Querschnitt besitzen. Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind die Gelenkhülsen einstückig mit den zu verbindenden Teilen ausgebildet.
Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der Gelenkstift in die zur Deckung gebrachten Bohrungen der Gelenkhülsen eingeführt und die Verbindung sodann mindestens so lange erwärmt wird, bis das thermoplastische Material plastisch ist, worauf die beiden Teile in den gewünschten Winkel gebracht und die Verbindung wieder abgekühlt wird. Dabei kann die Erwärmung durch Anschluss an eine Stromquelle erfolgen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin zu erblicken, dass der aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Gelenkstift nach seiner Einführung in die zur Deckung gebrachten Bohrungen der Gelenkhülsen an eine Stromquelle angeschlossen und so lange erwärmt wird, bis das ihn umgebende Material der Gelenkhülsen einen schmelzflüssigen Zustand erreicht hat, und dass die Teile sodann in den gewünschten Winkel gebracht werden, worauf durch Abkühlung der Verbindung eine Verschweissung
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zwischen den Gelenkhülsen und dem Gelenkstift erfolgt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, welche einige Verfahrensstufen bei der Herstellung der Verbindung schematisch veranschaulichen. Es zeigt : Fig. l einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Verbindung in einer ersten Verfahrensstufe, Fig. 2 eine Teilansicht der Verbindung in der Verfahrensstufe nach Fig. l, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Verfahrensstufe bei Herstellung der Verbindung in Ansicht, Fig. 4 eine weitere Verfahrensstufe im Querschnitt und Fig. 5 eine bevorzugte Anwendung der Verbindung.
Gemäss den Fig. l bis 4 sind die zu verbindenden Teile-10 und 20-an der Verbindungsseite mit Gelenkhülsen--11 und 21-ausgeführt, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Gelenkhülsen -11-- mindestens so gross ausgeführt wird, wie die Länge der Gelenkhülsen-21-
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Die- -11, 21-- derart zusammengesteckt, dass sich die Vierkantlöcher --30-- decken und ein durchgehendes Loch sichtbar wird. Durch dieses Vierkantloch wird ein Metallstift --40-- mit
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wird nun zur Erwärmung gemäss Fig. 3 eine elektrische Spannung und entsprechend hohe Stromstärke angelegt.
Dadurch erfolgt ähnlich einer Widerstandsschweissung ein Erwärmen des Metallstiftes-40-und dessen Umgebung, also der Gelenkhülsen--11 und 21--, die aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, wobei diese in der Umgebung der Vierkantlöcher --30-- auf Verformungstemperatur aufgeheizt werden. Nunmehr können die beiden Teile--10 und 20-nach Fig. 4 zueinander in einen
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verbindenden Teile bzw. Bauelemente so lange gehalten, bis die Rückformtemperatur des Kunststoffes unterschritten wird. Durch das Erwärmen bzw.
Verbinden des thermoplastischen Kunststoffes in den Randzonen der Vierkantlöcher werden die Metallstäbe von dem Kunststoff eng umschlossen und zum Teil, bei weiterer Erwärmung auf Schmelztemperatur des Kunststoffes, miteinander verschweisst, so dass die Kunststoffteile bzw. -elemente untereinander in dem Winkel starr gehalten werden und miteinander verbunden sind. Stromstärke, Spannung auf Aufheizzeit sind abhängig von der Art des Kunststoffes bzw. seinen thermischen Eigenschaften, von dem Querschnitt und dem spezifischen Widerstand der elektrisch leitfähigen Gelenkstifte, bzw. der Länge und der Toleranz der Passung, die die Stifte in den Gelenkhülsen aufweisen. Die Steuerung der Aufheizzeit erfolgt entweder durch Zeitrelais oder Thermostate.
Im Rahmen der Erfindung können die Löcher der Gelenkhülsen bzw. die Gelenkstifte jeden beliebigen Querschnitt aufweisen. Als Material für die zu verbindenden Teile können sämtliche thermoplastische Materialien gewählt werden. Dabei können die Gelenkhülsen einstückig mit Teilen bzw. Bauelementen aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen. Die Hülsen können auch als Ausfutterung von Bohrungen in Teilen aus beliebigem Material ausgebildet oder in anderer Weise mit solchen Teilen verbunden sein. Es ist auch möglich, den Gelenkstift aus thermoplastischen Kunststoffen und die Gelenkhülsen aus stromleitendem Material herzustellen. Die Erwärmung mittels elektrischem Strom stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Es fällt aber jede andere Erwärmung in den Rahmen der Erfindung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Starre Verbindung von Teilen in einem bestimmten Winkel, d gekennzeich- n e t, dass die Verbindung aus Gelenkhülsen und einem in diese undrehbar eingesetzten Gelenkstift besteht, wobei entweder die Gelenkhülsen oder der Gelenkstift aus wärmeleitendem oder elektrisch leitfähigem Material und der andere Gelenkteil aus thermoplastischem, in erwärmtem Zustand eine Winkeländerung der Teile ermöglichendem Material hergestellt sind.
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