CH450827A - Verfahren zur Herstellung eines Ein- oder Mehrfach-Kugelgelenkes, und danach hergestelltes Kugelgelenk - Google Patents

Description

      Verfahren        zur    Herstellung     eines        Ein-    oder     Mehrfach-Kugelgelenkes,    und danach     hergestelltes     Kugelgelenk    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein       Verfahren    zur     Herstellung        eines        Ein    oder     Mehrfach-          Kugelgelenkes    und     ein,    danach     hergestelltes    Kugelge  lenk für     vorwiegend    statische Anwendung.  



  Die bekannten Kugelgelenke für     statische    Anwen  dungen bestehen in der Regel     ganz    aus     Metall    und wei  sen je unabhängig     voneinander        gefertigte    Kugel- und       Kappenteile        auf.    Auch sind Kugelgelenke     bekannt,    die  in einer gewissen     Verschwenkungslage        fixiert    werden  können und     beispielsweise    im     Gerätebau    für Halterun  gen,

   Stative     etc.        angewandt        werden.    Diese     KugeIge-          lenke    sind     verhältnismässig    teuer, sperrig und meist,       weil        die        Fixierung    durch     Schraubelemente    erfolgt, um  ständlich manipulierbar.  



  Die nach dem     erfindungsgemässen        Verfahren    her  gestellten     Ein-        oder        Mehrfach-Kugelgelenke    für vor  wiegend statische     Anwendungen    erlauben, die erwähn  ten Nachteile zu beheben.

   Das Verfahren ist dadurch       gekennzeichnet,        dass        ein,        innerer        kugelförmiger    Körper  mit     einem,    die Oberfläche dieses Körpers     teilweise          überdeckenden        Kappenkörper        aus        Kunststoff    überzo  gen wird,     derart,

          dass        zwischen    Kugel- und Kappen       körper    eine im     wesentlichen        gleichmässig    verteilte und       gleichbleibende        Anpressung    durch das     Schwinden    des       Kunststoffmaterials    beim     Erstarren    des     Kappenkörpers          resultiert.     



  Das nach dem     erwähnten        Verfahren    hergestellte       Kugelgelenk        ist    gekennzeichnet durch einen     innern          kugelförmigen    Körper und eine äussere, den     innern     Körper über     einen    Teil seiner     Oberfläche        umgreifende          Kunststoffkappe,

      wobei die Kappe auf dem Kugelkör  per um einen     gewissen    Winkel     und/oder    in einer festge  legten oder     beliebigen        Richtung        verschwenkbar    ist,     und     sowohl der     innere    Kugelkörper als auch die     aussenlie-          gende    Kappe     Anschlusselemente        aufweisen.     



  Die Erfindung     ist    anhand der nachstehenden     Be-          schreibung    von     Ausführungsbeispielen    und einer       Zeichnung        erläutert,    in der,     darstellen:

            Fig.l    zeigt     eine        Schnittdarstellung        eines        Form-          werkzeuges    für ein     Einzelkugelgelenk,    die         Fig.    2, 3     und    4     zeigen    je     ein        Ausführungsbeispiel     für     Mehrfach-Kugelgelenke    und die       Fig.    5 und 6     zeigen    je ein     Ausführungsbeispiel,

      bei  dem     die        Kappenkörper        Bestandteile    eines     speziellen          Konstruktionsteils    sind.    In     Fig.    1 sind mit 1 und 2 die beiden     Formwerk-          zeughälften    bezeichnet, die sich     in    der gezeigten Lage  in ihrer     geschlossenen    Stellung     befinden.    Es handelt       sich    hier um ein     Spritzwerkzeug,

      wie solche auf     Ther-          moplastspritzmaschinen        verwendet    werden. In der       Formhälfte    1 steckt     ein        Kugelkörper    2 mit einem Befe  stigungselement 2a. Der     Kugelkörper    2     passt        sehr    ge  nau in die halbkugelförmige Vertiefung in der Längs  achse der Formhälfte 1.

   Mit 3 ist eine     Dichtungskante          bezeichnet,    welche das     Eindringen    des unter Druck in  den     Form-Hohlraum        eingespritzten    Materials für den       Kappenkörper    4     zwischen    die Kugelzone und die ihr       benachbarte    Höhlung,     verhindert.    Die Kugel selbst  wird beim     Schliessen    der     Forrnhälften    durch ein     rohr-          förmiges    Element 5,

   welches vorher in die Formhälfte  2     eingesetzt    wird und in seiner Länge genau abge  stimmt     sein,        muss,    gegen     die        Formhälfte    1 gedrückt.  



  Das hier     rohrföhnig        gezeigte    Element hat verschie  dene Aufgaben: Seiner     Anordnung        gemäss    dient es       vort        eilhafterweise        als        Anschlusselement    für das     kap-          penseitige    Ende des     Kugelgelenkes.    Seine Oberfläche       kann,        mit        Ausnahme    an der     Dichtungsstelle    5a, belie  big     gestaltet        sein.    Es.

   weist eine koaxiale Bohrung 6  auf, durch welche der     plaasstifizierte,    Kunststoff von der  Düse 7 am     (nicht    gezeigten) Spritzkopf der Maschine  durch     eine        Einlaufbohrung    8 in der     Formhälfte    in den       Formenhohlraum    4     eingeführt        wird.    Da die Bohrung       selbst    durch die gegen das Rohrelement stossende       Kugeloberfläche        verdeckt    wird, sind am     bezüglichen     Rohrende Kanäle 5b     angeordnet,

      durch welche der       Kunststoff    beim     Spritzprozess    austreten kann. Dieses  Rohrende kann gegebenenfalls auch     mit    einer Kragen  partie 5o     ausgerüstet    sein, welche sowohl     zur    Verbes  serung der     Rohrverankerung    in     der    Kappe als auch zur      Vermeidung unregelmässiger     Einfallstellen    und lokal       ungleichmässiger        Schwindung    in der     Kappenzone    über  der grössten     Kunststoff-Ouerschnittsfläche    dienen  kann.

   Das Rohr trägt eine weitere     Dichtungsstelle    bei  5d, welche zusammen mit der Dichtungsstelle 5a das  Eindringen von     Kunststoffmasse        zwischen    die Bohrung  9 in der Formhälfte 2 und das Rohrelement 5 verhin  dert.  



  Der Füllraum für den     Kappenkörper    4     erstreckt     sich über     b;ide    Formhälften. Der     kleinere        Abschnitt     davon     liegt    in der     Formhälfte    1 und betrifft jene Kap  penzone, die über den Kugeläquator hinausreicht und  die Kugel in der     Aufnahmeöffnung    der Kappe festhält.  Der grössere Abschnitt mit der Verankerung der Befe  stigungselemente, hier das Rohr 5, liegt in der Form  hälfte 2.

   Der entsprechende Hohlraum bzw. dessen  Mantelzone 10 kann     so    gestaltet     werden,    dass der Kap  penkörper neben rein funktionellen Aufgaben auch       ästhetischen    Ansprüchen     angepasst    werden kann.  



  Dadurch,     dass    die Aufnahmezone 11 für den  Kugelkörper nach dessen Oberfläche geformt wird,  entsteht     dort    bei Verwendung eines geometrisch ein  wandfreien     Kugelkörpers,        eine    genau passende Gegen  zone. Dabei ist es unerheblich, ob bei der jeweiligen  Herstellungsoperation die Achsen der beiden Form  hälften sehr präzis fluchten, indem sich allfällige dies  bezügliche Differenzen nur aussen an der Kappe aus  wirken und das Gelenk seiner Disposition entsprechend       vorweigend    für statische Verwendungszwecke geeignet  ist.  



  Die Herstellung eines Kugelgelenkes anhand der       vorbeschriebenen    Details bedingt die Verwendung       eines    Kunststoffes für den     Kappenkörper,    der sich  homogen und blasenfrei in der gewünschten Form auf  einer Kugelzone auftragen lässt. Ausserdem muss die  Kappe zwecks Sicherung eines gewissen     Schwe.nkdreh-          moments    mit einer angemessenen     Vorspannung    auf der  Kugeloberfläche aufliegen.

   Diese Bedingungen werden       erfüllt    durch ein Material, das sich im plastischen Zu  stand in die Form     einbringen    lässt, das beim Erstarren  in angemessenen Grenzen     abschwindet    und bei Innen  raumtemperaturen elastisch genug ist, um den durch  das     Abschwinden    entstandenen     Anpressdruck    auf die  Kugeloberfläche beizubehalten.

   Ein hierfür geeignetes       Kunststoffmaterial    sind die     Azetalharze,    vorzugsweise       Hostaform    C oder     Delrin.        Wesentlich    ist, dass das     pla-          stifizierte    Kunststoffmaterial in der Rotationsachse des       Kappenkörpers    zentral angespritzt wird und der Auf  bau dieses Körpers, bzw. die     Füllung    des bezüglichen  Formhohlraumes und die Abkühlung des Materials  rundum     gleichmässig    erfolgen kann.

   Dies ist eine Vor  aussetzung für den     erforderlichen        gleichmässigen    An  druck auf die Kugel,     um    ein gleichbleibendes Drehmo  ment über einen     längern.    Zeitabschnitt zu gewährlei  sten.  



  Das Mass der     Schwindung    beim     Erstarren    des       Kappenmaterials,    die Zugfestigkeit desselben und die  Wandstärke einerseits, die     Oberflächenrauhigkeit    der  Kugel bzw. die     Gleiteigenschaften    zwischen Kugel und  Kappe andererseits bestimmen unter anderem das       Drehmoment    beim     Verschwenken    der beiden Aufbau  teile gegeneinander.

   Daher lässt sich bei gegebenen  Grössen- Aufbau- und     Materialverhältnissen    durch die  Wahl der     Oberflächenrauhigkeit        oder    durch Auftragen  eines Schmiermittels auf der Kugeloberfläche das       Drehmoment    für bestimmte Anwendungsfälle beein  flussen.

      Das beschriebene     Verfahren    lässt sich neben der  Herstellung von Einzel-Kugelgelenken auch für die  Erstellung von Gelenken von zwei und mehr Kugeln  gemäss. den     Fig.    2, 3 und 4 anwenden.     Wesentlich    ist  dabei,     dass    das die Kugel     umschliessende    Material     gW-          chen    Schrumpf- und Fliessbedingungen     unterworfen     wird, um einen     Kappenkörper    zu erhalten, bei dem  funktionell und konstruktiv gleiche oder     ähnliche     Zonen im wesentlichen     gleiche    oder ähnliche Span  nungsbeanspruchungen aufweisen.  



  Analog lassen sich auch Anordnungen herstellen,  wo der Kugelkörper, oder wie in den     Fig.    5 und 6 ge  zeigt, die     Kappenkörper    in Geräte- oder Konstruk  tionsteilen     integriert    sind.  



  Bei den von den     Einzel-Kugelgelenken    abweichen  den     Ausführungen,    aber auch bei diesen selbst mag es  angezeigt sein, wenn die     Anspritzung    des     Kunststoff-          materials    nicht     mittels    einer zentralen Bohrung, son  dern durch einen     kreisringförmigen        Angusskanal    er  folgt, womit ebenfalls die     Bedingungen    des     gleichmäs-          sigen        Füllens    des     Hohlraumes    um die Kugel erfüllt  sind.  



  Das Verfahren     lässt    sich in sinngemässer Weise  auch     mit    einem     vergiessbaren        Material    durchführen,  dessen     Eigenschaften    den vorstehend aufgezählten  Bedingungen entsprechen. Dies ist hauptsächlich dann  der Fall, wenn     spritztechnisch        schwierige    Formwerk  zeuge erforderlich werden oder wenn sich durch die  Anwendung eines     vergiessbaren    Materials günstigere  Ergebnisse erzielen lassen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Ein- oder Mehr- fach-Kugelgelenken, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer kugelförmiger Körper mit einem, die Oberflä- che dieses Körpers teilweise überdeckenden Kappen körper aus Kunststoff überzogen wird, derart,

   dass zwischen Kugel- und Kappenkörper eine im wesentli chen gleichmässig verteilte und gleichbleibende An preisung durch das Schwinden des Kunststoffmaterials beim Erstarren des Kappenkörpers resultiert. 1I. Ein- oder Mehrfach-Kugelgelenk hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch einen inneren kugelförmigen Körper und eine äussere, den inneren Körper über einen Teil seiner Oberfläche umgreifende Kunststoffkappe,

   wobei die Kappe auf dem Kugelkörper um einen gewissen Winkel und!oder in einer festgelegten oder beliebigen Richtung verschwenkbar ist, und sowohl der innere Kugelkörper als auch die aussenliegende Kappe An- schlusselemente aufweisen. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kappenkörper durch einen Spritz- oder Giessvorgang direkt auf den (die) Kugel körper aufgebracht wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu ein zwei- oder mehrteiliges Formwerkzeug verwendet wird, welches mindestens eine. Aufnahmepartie für den (die) Kugel- und Kappenkörper und/oder deren Halterungen aufweist und mindestens eine Einbringöffnung für das Material des Kappenkörpers enthält. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den (die) Kappenkörper unter Druckaufwand in einen Hohlraum im Formwerkzeug eingebracht wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den (die) Kappenkörper so in das Formwerkzeug eingeführt wird,

   dass es bei fortschreitendem Auffüllen des Hohlraumes im Formwerkzeug gleichmässig um den Kugelkörper herumffiesst und dadurch die zum Errei chen einer gleichmässigen Anpreisung über die ganze überdeckte Zone der Kugel gewährleistet. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen des Materials für den Kappenkörper durch eine Boh- rung im Anschluss- bzw. Befestigungselement des Kap penkörpers ,erfolgt. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen des Materials für den Kapp.enkörper durch einen ring förmigen Kanal,erfolgt. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das für den Kappenkörper verwen dete Material nach dem Erstarren elastisch bleibt und einen hohen Schrumpfwert aufweist.

   B. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den Kappenkörper ein Azetalharz verwendet wird. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Beeinflussung der Reibung zwi schen Kugel und Kappenkörper die Kugelkörper- Oberfläche, vor dem Aufbringen des Kappenkörpers behandelt wird. 10.

   Kugelgelenk nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkörper aus einem duro- plastischen oder thermoplastischen Kunststoff besteht.