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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Griffes für Werkzeuge,
der eine elastische Anpassung an die Handgröße oder -Form des Benutzers
ermöglicht
und dadurch ergonomische Bedingungen optimal erfüllt, aber auch Torsions- oder
Druckkräfte
sicher auf das Funktionsteil des Werkzeuges überträgt. Beispielsweise betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Griffes für einen
Schraubendreher.
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STAND DER TECHNIK
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Gestaltungs-
und Bewertungskriterien für Griffe
für Werkzeuge
sind insbesondere
- – die Herstellungskosten des
Griffes,
- – das
Gewicht des Griffes,
- – das
Anpassungsvermögen
des Griffes an eine Hand und u. U. unterschiedliche Handgrößen und Kräfte unterschiedlicher
Benutzer des Griffes und/oder
- – das Übertragungsvermögen für Kräfte und
Momente, insbesondere Torsionsmomente für ein ein Torsionsmoment übertragendes
Werkzeug wie ein Schraubendreher.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Ausgestaltungsformen
für Griffe
für Werkzeuge und
für deren
Herstellungsverfahren bekannt:
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Griffe insbesondere für Schraubendreher
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US-PS 2,871,899 betrifft
eine erste Weiterentwicklung eines Griffs für ein Werkzeug wie einen Schraubendreher
aus Hartkunststoff mit dem Ziel einer Verbesserung der Haptik des
Griffes. Demgemäß wird auf
einen Griffkern ein vorgefertigter Griffmantel aus weichem Kunststoff
aufgezogen. Griffkern und Griffmantel sind zur Übertragung eines Torsionsmoments
in Umfangsrichtung formschlüssig über Profilierungen
miteinander verbunden. Der Einsatz des weichen Kunststoffs verbessert
die Griffigkeit des Griffs. Bei einer praktischen Erprobung des
bekannten Griffs hat sich jedoch gezeigt, dass der weiche Griffmantel
bei schweren Beanspruchungen von dem harten Griffkern abhebt und
Falten bilden kann. Dieses "Walken" genannte Abheben
des Griffmantels von dem Griffkern führt insbesondere bei Dauerbenutzung
des bekannten Griffs zu einer schmerzhaften Blasenbildung im Bereich
der Handfläche
des Benutzers und zu einer Entzündungen
verursachenden überhöhten Belastung
der Handknochen.
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Zur
Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist im Folgenden vorgeschlagen
worden, den Griffkern stoffschlüssig
mit dem Griffmantel zu verbinden, wobei der weiche Kunststoff
- – hierbei
lediglich in Umfangsrichtung verteilte Teilbereiche des Griffmantels
bildet oder
- – in
Umfangsrichtung geschlossen den Griffkern umgibt,
vgl.
insbesondere DE 92
02 550 U1 , DE
43 04 965 A1 , DE
295 15 833 U1 , DE
195 39 200 A1 , DE
295 17 276 U1 , DE
299 00 746 U1 , DE
299 04 082 U1 .
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Bei
derartigen Griffen aus zwei Kunststoff-Komponenten ist in einem
Griffkern aus Hartkunststoff, dem ersten Griffbereich, das Werkzeug verankert.
Ein derartiger Griffkern wird anschließend mit einem Griffmantel
aus weichem Kunststoff umspritzt, vgl. bspw.
EP 0 627 974 B1 , der auch
als zweiter Griffbereich bezeichnet wird. Der Griffmantel aus weichem
Kunststoff hat eine gewisse Elastizität und vermittelt ein angenehmeres
Greifgefühl
als ein Griff, der nur aus Hartkunststoff hergestellt ist. Der weiche
Kunststoff hat außerdem
u. U. einen höheren Reibungskoeffizienten
als Hartkunststoff. Deshalb können
mit einem derartigen "2-Komponenten-Griff" u. U. höhere Torsionsmomente übertragen
werden als mit einem Griff gleicher Größe aus Hartkunststoff. Dies
ist von Bedeutung bei Griffen für
Schraubendreher, Schraubzwingen, etc.
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US 2,871,899 offenbart einen
Griff zur Übertragung
eines Torsionsmoments mit einem Griffkern, in dessen Längsbohrung
reibschlüssig
ein Schaft des Werkzeugs einpressbar ist. Der Griffkern besitzt
eine zylinderförmige
Mantelfläche,
auf die eine Hülse
mit einem ungefähr
gleichen inneren Durchmesser aufgeschoben werden kann und dort reibschlüssig gehalten
ist. Das Material der Hülse
ist weicher und stärker
dämpfend
als das Material des Griffkerns. Hierzu findet beispielsweise ein
dämpfendes,
gummiähnliches
Material mit einer Härte
von zwischen 40 und 90 Shore A Einsatz, insbesondere ein Neopren-Gummi
mit einer Härte
zwischen 55 und 70 Shore A und einer Zugfestigkeit zwischen 1500
und 2000 Pfund/Inch
2 mit einer Dehnung von
ungefähr 350
%. Abweichend von einer reibschlüssigen
Verbindung zwischen Hülse
und Griffkern kann zusätzlich
ein Kleber eingesetzt werden oder ein elastischer Formschluss in
Längsrichtung
eingesetzt werden. Die Hülse
kann ein Spritzguss-Bauelement sein. Weiterhin können zur Erzielung eines Formschlusses in
Umfangsrichtung die Außenfläche des
Griffkerns und die Innenfläche
der Hülse
mit in Längsrichtung verlaufenden
Nuten, Vorsprüngen
oder Zähnen
ausgestattet sein.
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DE 694 21 765 T2 (
EP 0 635 337 B1 )
geht aus von einem Stand der Technik, bei dem auf dem Schaft eines
Schraubendrehers aufeinander folgende Schichten aus Kunststoffmaterialien
angeformt werden. Eine zentrale Schicht, in welcher der Schaft des
Schraubendrehers eingebettet ist, wird als erstes geformt, und die
Schicht, welche die Peripherie des Griffs begrenzt, wird auf diese
zentrale Schicht oder auf Zwischenschichten aufgeformt. Für derartige Formvorgänge werden
Spritzpressen verwendet mit mehreren Spritzköpfen, üblicherweise mit zwei oder drei
derartigen Köpfen.
Hiervon ausgehend schlägt die
Druckschrift vor, einen Schaft eines Schraubendrehers in einen Kunststoffgriff
einzubetten. Ein vorderer Bereich der Mantelfläche des Griffs ist von einer
Kunststoffhülse
gebildet. Die Kunststoffhülse
ist mit zwei koaxial ineinander liegenden Teilen mit ringförmigen Querschnitten
gebildet, wobei zunächst
das innenliegende Teil mit einem Spritzgießverfahren hergestellt wird
und auf dieses Teil das andere, die Mantelfläche bildende Teil mit einem
Spritzgießverfahren
aufgeformt wird. Zur formschlüssigen
Verbindung der beiden Teile in der Kunststoffhülse besitzen die Teile komplementäre Vorsprünge und
Ausnehmungen. Die Hülse
wird mit einer herkömmlichen Presse
mit zwei Spritzköpfen
hergestellt. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt wird in
einer derartigen Hülse
unter Ausbildung eines radialen Zwischenraums ein Schaft angeordnet.
In eine geeignete Form wird dann ein Kunststoffmaterial derart eingespritzt,
dass dieses den Zwischenraum im Inneren der Hülse, einen balligen Endbereich
des Griffs und einen endseitigen Mantelbereich radial außenliegend von
einem Endbereich der Hülse
ausfüllt.
Das innere Teil der Hülse
ist mit einem härteren
Kunststoff gebildet als das äußere Teil
der Hülse.
Das Ergebnis ist ein marktüblicher
2-Komponenten-Griff, der eine relativ dünne Außenschicht aus elastischem
Kunststoff und einen Griffkern aus Hartkunststoff aufweist, aber sich
nicht unter Einwirkung einer Handkraft verformt.
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EP 1 314 519 A1 betrifft
ebenfalls Griffe für Schraubendreher.
Bei diesen ist der Schaft in einen Griffkern aus einem relativ harten
Kunststoff eingebettet. Der Griffkern ist zumindest teilweise mit
einem verformbaren Elastomermaterial ummantelt. Zur Verhinderung
einer Verletzung des verformbaren Materials der Ummantelung ist
die Ummantelung mit einem dünnen Überzug überzogen,
der eine Schutzschicht und eine Schicht zum Zusammenhalten der elastomeren
Ummantelung bildet. Alternativ zum Einsatz eines Elastomermaterials
für die
verformbare Ummantelung kann ein Gelmaterial Einsatz finden. Weiterhin
offenbart die Druckschrift die Anordnung der verformbaren Umhüllung, hier
eines Gelkissens, in einer Hülse
mit einer geschlossenen Umhüllung. Eine
derartige Hülse
soll auf einen Schaufelstiel oder einen Hammerstiel aufgeschoben
werden, um hier einen Griff zu bilden. Durch eine zumindest teilweise Verformbarkeit
der Griffoberfläche
soll ermöglicht werden,
dass der Griff nachgibt, wenn beispielsweise ein Benutzer an einer
bestimmten Stelle stärker
zugreift als an einer anderen. Auch wenn die Hand des Benutzers
von der Standardform und Standardgröße abweicht, kann auf diese
Weise ein besseres Fassen und Behandeln des Griffs durchgeführt werden.
Wie groß die
Nachgiebigkeit der Ummantelung ausgeführt wird, hängt von den Umständen des
Einzelfalls und von der Art des Griffs bzw. der Art des Werkzeugs
ab, das mit diesem Griff benutzt werden soll. Die Verformbarkeit
des Griffs kann sich beispielsweise über den gesamten Bereich des
Griffelements erstrecken, an dem ein Benutzer angreift. Ebenfalls möglich ist,
dass die Verformbarkeit auf einen Teil der Griffoberfläche begrenzt
ist, beispielsweise auf den Teil, an dem der Benutzer mit der Handinnenfläche angreift,
während
die Teile des Griffs, an denen der Benutzer mit den Fingerspitzen
angreift, nicht verformbar ausgebildet sind. Eine solche Gestaltung
der Griffoberfläche
bietet sich beispielsweise bei Schraubendrehern an, bei denen bestimmte
Bereiche der Griffoberfläche
so ausgebildet sind, dass sie zum schnellen Drehen des Werkzeugs
mit den Fingerspitzen gedacht sind. Die Verformbarkeit der Griffoberfläche soll
hierbei auf eine bestimmte Tiefe unterhalb der Griffoberfläche begrenzt
sein. Innen soll ein harter Griffkern vorhanden sein, der nicht
nur zur Verbindung mit dem Schaft dienen kann, sondern auch einen
festen Halt für
die Übertragung
der Bewegung von der Hand auf das Werkzeug bieten soll. Die Dicke
der verformbaren Schicht ist aber zu gering, um eine Anpassung des
Griffes an die Hand des Benutzers zu ermöglichen.
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DE 92 02 550 U1 der
Anmelderin offenbart einen 2-Komponenten-Griff für einen Schraubendreher, der
einen Griffkern aus einem Hartkunststoff, beispielsweise Po lypropylen,
besitzt, der in einer ersten Form mit eingelegtem Schaft hergestellt
wird. In einer zweiten Form wird der Griffkern mit einem weichen
Kunststoff, beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer mit
einer Endhärte
von 60–80
Shore A, ummantelt. Zur Herstellung eines kuppelförmigen Bereichs
wird in eine Form ein zylinderförmiges Formstück in axialer
Richtung eingeführt,
welches stirnseitig die Form der Kuppe vorgibt, so dass die gefertigte
Kuppe nahtlos in die weitere Mantelfläche des Griffmantels übergeht
(s. a.
DE 43 04 965
A1 ). Auch dieser Griff ist ein heute marktüblicher
2-Komponenten-Griff,
der keine Anpassungsmöglichkeit
an die Hand eines Benutzers bietet.
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DE 35 25 163 C2 offenbart
einen Griff für Schraubendreher,
in dem zunächst
ein Schaft mit einem Griffkern aus einem Hartkunststoff ummantelt ist.
Eine endseitige, kalottenförmige
Kuppe aus Hartkunststoff kann separat geformt und nachträglich mit dem
Griffkern verbunden sein oder an den Griffkern angeformt werden.
Eine Mehrteiligkeit empfiehlt sich, wenn die Kuppe noch aus einem
härteren
Material als der Griffkern bestehen soll. Bei mehrteiliger Ausgestaltung
kann ein zentraler Zapfen der Kuppe in eine formentsprechende Ausnehmung
des Griffkerns eintreten. Der Griffkern besitzt ungefähr mittig
eine radiale Erweiterung, im Bereich welcher der Griffkern mit dem
Hartkunststoff einen Teil der Mantelfläche des Griffs bildet. In axialer
Richtung vor und hinter diesem Bereich liegende Teilbereiche der
Mantelfläche
sind mit einer Ummantelung des Griffkerns mit einem weichen Kunststoff
gebildet, wobei die Erweiterung des Griffkerns vier axiale, in Umfangsrichtung verteilte
Bohrungen besitzt, über
die der vordere Teilbereich und der hintere Teilbereich der Mantelfläche aus
weichem Kunststoff miteinander verbunden sind.
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EP 0 358 883 A1 offenbart
einen Griff für
einen Schraubendreher, bei dem sich eine vordere Hälfte und
eine hintere Hälfte
von einem mittigen Bereich maximalen Durchmessers kontinuierlich
ohne Ausbildung von Hinterschneidungen verjüngen. Für eine derartige Ausgestaltung
kann der Griff mit zwei Formhälften
in einem Spritzgussverfah ren hergestellt werden mit einer Teilungsfuge,
die quer zu einer Längserstreckung
der Schraubendreherachse gerichtet sein kann.
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US 3,189,069 offenbart einen
Schraubendreher mit einem reibschlüssig auswechselbar in einem
Griffkern gehaltenen Schaft. Der Griffkern besitzt im Bereich seiner
Mantelfläche
in axialer Richtung verlaufende Rippen und Nuten. Weiterhin besitzt
der Griffkern eine Umfangsnut. Auf den Griffkern ist in axialer
Richtung ein Griffmantel aufgeschoben, wobei nach innen orientierte
Fortsätze
des Griffmantels in Umfangsrichtung formschlüssig in die Nuten des Griffkerns
eingreifen. Der Griffmantel schnappt mit einem weiteren Fortsatz
in die Umfangsnut ein, wodurch der Griffmantel gegenüber dem
Griffkern gesichert ist. Neben dem erwähnten Formschluss liegen Teilsegmente
des Griffmantels unter Ausbildung einer radialen Anpresskraft an
dem Griffkern an, so dass ein Reibschluss gebildet ist. Für das Material des
Griffmantels wird ein weicheres Material gewählt als für den Griffkern, beispielsweise
Gummi.
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Aus
den Druckschriften
WO 00/43166 und
EP 1 163 088 B1 sind
Griffe bekannt, bei denen durch eine asymmetrische Formgestaltung
die ergonomischen Eigenschaften im Vergleich zu marktüblichen Griffen
verbessert sein sollen. Nachteilig bei diesen bekannten Griffen
ist, dass der Griffmantel aus weichem Kunststoff nur eine geringe
Dicke besitzt und damit nur in einem geringen Maß nachgiebig ist. Hinsichtlich
der Herstellung sind die Griffe in bestimmten Größen und Formen standardisiert,
während
die Hände
der Benutzer verschiedene Größen und
Maßverhältnisse
haben. Deshalb ist insbesondere für unterschiedliche Hände von
unterschiedlichen Benutzern eine optimale Ergonomie für derartige
bekannte Griffe nicht gewährleistet.
Bei Griffen für
Schraubendreher kommt hinzu, dass bei einem Schrauben die Hand des
Benutzers, die den Griff dreht, in Umfangsrichtung ihre Koppelstellung
mit dem Griff laufend verändert.
Der Griff kann deshalb nicht in einer optimalen ergonomischen Grundform
ausgebildet werden, wie das bei den asymmetrischen Griffen gemäß
WO 00/43166 und
EP 1 163 088 B1 der
Fall ist, bei denen die Hand im Gebrauch im Wesentlichen eine einzige
Koppelstellung zu dem Griff haben kann.
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Griffe für Zangen
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DE 20 2004 019 156
U1 beschreibt eine Zange mit zwei Zangenschenkeln mit zwei
gleich ausgebildeten Griffen. Jeder Griff weist im Bereich der Mantelfläche drei
Berei che auf, die hintereinander liegend in Richtung des Endbereichs
des Griffs zunehmende Härten
besitzen. Der härteste
Bereich bildet einen Griffkörper
mit einer endseitigen Mantelfläche,
auf den die anderen Teilbereiche zur Bildung der weiteren Bereiche
der Mantelfläche
aufgebracht sind. Während
für den
ersten Bereich ein hartes Material wie ein Hartplastik eingesetzt
wird, welches in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein kann,
besteht der zweite Bereich aus einem weicheren Kunststoff. Der dritte
Bereich ist mit einem Gelkissen ausgebildet. Der Schaft des Werkzeugs
ist in den ersten Bereich eingebettet.
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EP 0 538 632 A1 betrifft
ebenfalls einen Griff für
eine Zange, bei der ein Schaft eines Zangenschenkels über den
außenliegenden
Teilumfang mit einem weichen Kunststoff ummantelt ist, beispielsweise
Polyvinylchlorid oder Polyethylen mit einer Härte zwischen 65–82 Shore
A, insbesondere 66–70 Shore
A, während
der innenliegende Teilumfang mit einem formstabilen harten Kunststoff,
insbesondere Zelluloseacetat oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere,
ummantelt ist, beispielsweise mit einer Härte im Bereich von 85–92 Shore
A, insbesondere 86–90
Shore A. Weiterhin ist es möglich,
dass im Bereich des inneren Umfangs Einsätze vorgesehen sind, die ebenfalls
entsprechend dem äußeren Umfangsbereich
aus einem weichen Kunststoff bestehen, so dass in Umfangsrichtung
ein harter Kunststoff und ein weicherer Kunststoff abwechselnd angeordnet
sind.
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Bei
allen 2-Komponenten-Griffen, insbesondere für Schraubendreher, Kellen,
Zangen, Feilen, Sägen
usw. ist nach dem Stand der Technik die Außenschicht weicher als der
Griffkern und verhältnismäßig dünn.
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Griffe für Schlagwerkzeuge
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US 6,370,986 B1 geht
von dem Stand der Technik aus, dass Hammer üblicherweise einen Griffkern
aus einem harten Material wie einem Metall, einem Verbundmaterial
oder einem synthetischen Material besitzen, der zur Bildung eines
Griffs mit einer gummiartigen, verhältnismäßig harten Hülse umgeben
ist. Offenbart ist ein manuell betätigtes Stoß- oder Schlagwerkzeug. Ein
Griff besitzt eine innere Schicht sowie eine äußere Schicht. Die innere Schicht
und die äußere Schicht
bestehen aus gleichen Materialen, nämlich Polyvinylchlorid, Polypropylen
oder ein thermoplastisches Elastomermaterial. Die äußere Schicht
ist härter
als die innere Schicht, aber kann ebenfalls flexi bel oder dämpfend sein.
Die unterschiedlichen Steifigkeiten der inneren Schicht und der äußeren Schicht
werden nicht durch die verwendeten Materialien erzeugt, sondern
dadurch, dass die innere Schicht geschäumt ist, während die äußere Schicht nicht geschäumt ist.
Die Materialien für
die innere und äußere Schicht
sind geeignet gewählt,
so dass diese chemisch kompatibel sind und ein Anhaften oder ein
Fügen der
Schichten möglich ist.
Die innere Schicht dient einer Dämpfung
eines auf einen Kopf des Schlagwerkzeugs aufgebrachten Stoßes oder
Schlags bei dessen Kraftfluss zu der Hand eines Benutzers des Stoß- oder
Schlagwerkzeugs. Weiterhin beschreibt die Druckschrift die für Stoß- und Schlagwerkzeuge
spezifischen Probleme, die abweichend zu solchen von Torsionsmomentübertragungswerkzeugen
sind. Das Schlagwerkzeug besitzt eine Seele, beispielsweise aus
Metall, die unmittelbar und ohne Zwischenschaltung einer Zwischenschicht
mit der geschäumten
inneren Schicht verbunden ist, so dass mit Seele, innerer Schicht
und äußerer Schicht
ein dreischichtiger Aufbau gewählt ist.
Die Seele ist im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet mit Verdickungen
im Endbereich, so dass vereinfacht gesprochen ein Doppel-T-Profil
oder I-Profil gebildet
ist. In dem Griff erstreckt sich die Seele teilweise lediglich mit
den Verdickungen, also den Querschenkeln des Doppel-T-Profils, während der Längsschenkel
des Doppel-T-Profils hier unterbrochen oder mit Zwischenräumen ausgebildet
ist. In derartige Zwischenräume
kann das Material der inneren Schicht eintreten. Die auskragenden
Endbereiche des Doppel-T-Profils bilden Vibrationen aufnehmende
Elemente. Die äußere Schicht
besitzt radial nach innen orientierte, in Umfangsrichtung verteilte und
sich in Längsrichtung
des Griffs erstreckende Rippen, die in entsprechende Nuten des geschäumten Materials
der inneren Schicht eintreten. Diese Rippen dienen einer Versteifung
des Griffs und einer Steuerung einer Kompression der inneren Schicht gegen
die Seele. Weiterhin besitzt die äußere Schicht sich über einen
Teilumfang erstreckende Rippen, die die Funktion der in Längsrichtung
orientierten Rippen weiter unterstützen sollen. Die Fertigung des
Griffbereiches erfolgt in einem zweistufigen Spritzgussverfahren
("two shot", "double shot"-Spritzgussverfahren):
Im ersten Verfahrensschritt wird die Seele in eine erste Form eingelegt
und mit Polyvinylchlorid ausgeschäumt. In der Seele können Ausnehmungen
angeordnet sein, in die in dem Spritzgussverfahren das geschäumte Material
eintritt, wodurch die Wirkverbindung zwischen Seele und innerer
Schicht verbessert werden kann. Anschließend wird die Seele mit der
Ummantelung durch die erste Schicht in eine zweite Form eingelegt, in
der dann in einem zweiten Spritzguss-Verfahrensschritt härteres Polyvinylchlorid
eingespritzt wird. Für die
innere Schicht ist eine Härte
Shore A zwischen 45 und 65 Shore A, vorzugs weise 55 Shore A, angegeben,
während
die Härte
der äußeren Schicht
zwischen 66 und 76 Shore A, insbesondere 71 Shore A, beträgt. Vorteilhaft
ist bei dem gewählten
zweistufigen Spritzgussverfahren, dass während der Herstellung die Dimensionen
der inneren Schicht und die Dicke der Wandung der äußeren Schicht
präzise
vorgegeben werden können.
Eine Möglichkeit
einer Fertigung des Griffs mit abweichenden Fertigungsmethoden,
insbesondere ein Einsatz eines Monosandwich-Spritzgussverfahrens,
ist ebenfalls pauschal angesprochen. Fraglich ist, ob das zweistufige Spritzgießverfahren
zu einem Griff führt,
bei dem die innere Schicht noch nachgiebig ist. Beim Aufspritzen der äußeren Schicht
wirkt nämlich
ein hydraulischer Druck auf die Oberfläche der inneren Schicht, der
bei einem solchen Verfahren bei 600 bis 800 bar liegt. Unter einem
solchen Druck wird eine geschäumte Schicht
so zusammengepresst, dass sie nicht mehr porös ist. Dann ist sie nur noch
so weit nachgiebig, wie es die Härte
des verwendeten Kunststoffes zulässt.
Eine Härte
von 45 bis 65 Shore A ist aber schon zu hoch, um eine ausreichende
Nachgiebigkeit zu bieten.
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Aus
US 3,770,033 ist ein Griff
für einen
Hammer bekannt. Der Griff ist als Integralschaum – Teil hergestellt.
Bei einem derartigen Griff wird ein harter Kern, Stiel oder eine
Seele des Hammers von dem aus Struktur-Schaum bestehenden eigentlichen Griffkörper umschlossen.
Der Griffkörper
wird im Querschnitt aus einer an der Seele anliegenden Schicht und
einer äußeren Schicht
mit relativ hoher Dichte und einer dazwischen liegenden Schicht
mit geringer Dicke gebildet. Dieser Aufbau des Griffs ermöglicht eine
elastische Querschnitts-Verformung des Griffs und dämpft Stöße beim
Arbeiten mit dem Hammer. Die dünnen
Schichten mit unterschiedlicher Dichte entstehen unter Einwirkung
des Druckes, der im Inneren der Masse entsteht, wenn ein Treibmittel zur
Porenbildung vergast und die Randschicht der Masse an die Wand der
Formkavität
gepresst und hier verdichtet wird. Zur Übertragung höherer Torsionsmomente,
wie beispielsweise bei Schraubendrehern, ist ein derartiger Griff
allerdings ungeeignet, da der Kern, auch in einer unrunden Querschnittsform, einen
zu kleinen Durchmesser bzw. einen zu kleinen Hebelarm zur Erzeugung
eines Torsionsmoments besitzt und die poröse Innenschicht alleine keine
ausreichende Torsionssteifigkeit hat.
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US 3,770,033 betrifft einen
Griff eines Stoß- oder
Schlagwerkzeugs wie einen Hammer, einen Vorschlaghammer, eine Hacke,
eine Axt o. ä..
Ein Körper
eines Griffs ist mit einem steifen Plastikschaum gebildet mit einer
Dichte im Bereich von 35–45
Pfund/Fuß
3 und mit einem zentralen, verstärkten Griffkern.
Der Körper
des Griffs kann aus Plastikmaterial gebildet sein, beispielsweise
Polyethylen, Polystyren, Polyurethan, Polypropylen. Plastikschaum
wird in eine gewünschte
Form um den Griffkern gespritzt, wobei der Körper des fertiggestellten Griffs
durch eine Art Presspassung mit dem Griffkern ausbilden soll. Das
formgebende Verfahren schafft inhärent Schichten, die eine Innenschicht
und eine Außenschicht
des Körpers
bilden mit einer größeren Dichte
als die Dichte von Zwischenbereichen zwischen den vorgenannten Schichten
mit niedriger Dichte. Die Innen- und Außenschichten haben eine Dicke
von gewöhnlicherweise
zwischen 0,04 bis 0,05 Inch (1,016 bis 1,27 mm).
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DE 101 13 368 A1 offenbart
einen Griff für ein
Schlagwerkzeug, bei dem zur Stoßabsorption
der Schaft in einem Griff aus einem elastischen Material aufgenommen
ist. Der Griff besitzt auf der Ober- und Unterseite in axialer Richtung
orientierte, durchgehende Ausnehmungen, in die weitere, über die
Mantelfläche
des Griffs verteilte radial orientierte Ausnehmungen münden.
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DE 197 32 421 C2 betrifft
ebenfalls ein Schlagwerkzeug, bei dem sich von einem Endstück oberhalb
und unterhalb des Schafts zwei Hohlfinger in axialer Richtung erstrecken,
die von einer elastischen Griffhülle
ummantelt sind. Über
die Finger soll eine Stoßabsorption
erreicht werden.
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US 2003/0172498 A1 offenbart
einen Griff, der Vibrationen für
einen Einsatz bei einem Schlag- oder Stoßwerkzeug dämpfen soll. Auf einer Ober-
sowie Unterseite des Griffs ist jeweils ein Kissen angeordnet, welches
aus einer elastomeren Ummantelung und einem hierin eingeschlossenen
Schaum besteht. Bei der elastomeren Ummantelung kann es sich um
ein thermisches Plastik-Olefin, thermisches plastisches Gummi, thermische
plastische Polyurethane, Polyvinylchlorid, steyrenische Block-Polymere und
eine Kombination der vorgenannten Materialien handeln. Das Material
wird in einem Spritzgussverfahren verarbeitet. Zur Herstellung der
Kissen wird in einer Spritzgussmaschine das Elastomermaterial mit einem
schäumenden
Mittel gemischt. Die geschmolzene Mixtur wird dann in eine Form
eingespritzt. Die kältere
Temperatur der Form stellt während
des Einspritzens eine Wärmesenke
dar, so dass die Temperatur des Materials im Kontaktbereich mit
der Form schneller abkühlt
als im Inneren. Somit entsteht eine Art Haut aus nicht geschäumtem Elastomermaterial. Im
Inneren bleibt die höhere
Temperatur des Gemisches erhalten und führt zu einer Schaumbildung
im inneren, so dass der Schaum den innerhalb der Haut verfügbaren Raum
ausfüllt.
Wird der Griff aus der Form entfernt, kann bei geeigneter Temperaturgestaltung
eine weitere Expansion des Schaums im Inneren der Haut zu einer
Dehnung der Haut führen, was
eine Verringerung der Wandstärke
der nicht geschäumten
Schicht zur Folge haben kann. Mit einer endgültigen Abkühlung härtet sowohl die Haut als auch
der Schaum aus. Bei dem schäumenden
Mittel kann es sich um feste Partikel, eine Flüssigkeit oder ein Gas handeln.
Insbesondere ist das schaumbildende Mittel endotherm ausgebildet.
Im Verhältnis zwischen
dem Elastomermaterial und dem schaumbildenden Mittel findet eine
Konzentration von 1–10 %
Einsatz.
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DE 299 04 043 U1 betrifft
ein Einsatzgebiet, welches Stoß-
und Schlagwerkzeugen verwandt ist, nämlich eine Maschine wie beispielsweise
eine Schlagbohrmaschine, ein Schleifgerät o. ä. Eine Griffschale, die beispielsweise
aus Kunststoff oder Metall gebildet ist, ist mit einer Oberflächenbeschichtung
aus Polyurethan versehen, die eine unterschiedliche Zellstrukturierung
aufweisen kann.
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Griffe für sonstige Einsatzzwecke
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US 4,023,606 offenbart eine
Anordnung eines Blattes eines Eispickels in einer rohrförmigen Hülse. Ein
geschäumtes
Kunststoffmaterial ist zwischen die Hülse und den Schaft eingespritzt.
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US 4,338,270 betrifft einen
Griff für
einen Golfschläger,
der reibschlüssig
auf den Schaft aufbringbar ist. Der Griff ist mit einer Hülse aus
einem flexiblen Schaum gebildet, der radial außenliegend eine Oberflächenhaut
ausbildet. Die nicht zellförmige oder
poröse
Außenhaut
besitzt eine Dicke von ungefähr
0,005 Inch bis 0,020 Inch (0,127 bis 0,508 mm). Der Schaumbereich
weist eine Härte
von zwischen 55 und 65 Shore A auf. Die äußere Haut dient als Schutz
gegen Abrasion oder Erosion des Griffs im Gebrauch. In einem Endbereich
besitzt der Griff eine Kappe, die eine innenliegende sowie eine
außenliegende
Hülse besitzt,
wobei die vorgenannten Hülsen über radial
orientierte Rippen miteinander verbunden sind. Während die außenliegende
Hülse die
Mantelfläche
im Endbereich bildet, dient die innenliegende Hülse einer Abstützung der
Kappe an dem Schaft. Für
die Kappe kommt ein Material mit einer Härte zwischen 70 und 90 Shore
A zum Einsatz. Mögliche für den den
Griff bildenden Schaum einsetzbare Materialien sind Polyurethan
in Verbindung mit Polyol und Isocyanat. Als Treibmittel findet vorzugsweise Trichloromonofluoroethan
Einsatz.
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US 5,355,552 betrifft einen
luftgefederten Griff für
einen Tennisschläger,
einen Hammer, ein Fahrrad o. ä.
zur Absorption von Stößen. Hierzu
besitzt der Griff Hohlkammern, in denen Luft, ggf. unter einem erhöhten Druck,
angeordnet ist.
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US 4,321,040 offenbart einen
zweiteiligen Griff für
ein medizinisches Gerät,
bei dem zwischen einer flexiblen äußeren Hülse und einem Griffkern ein Verformungen
ermöglichender
Zwischenraum vorgesehen ist.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Griffs für
ein Werkzeug vorzuschlagen, mit dem bei einfacher Ausgestaltung
der erforderlichen Verfahrensschritte ein Griff mit guten eingangs
aufgelisteten alternativen oder kumulativen Bewertungskriterien
herstellbar ist.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß Lösung mit den Merkmalen des
unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Lösungen
ergeben sich entsprechend den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis
22. Ein erfindungsgemäß hergestellter
Griff ergibt sich entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 22.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Während für den eingangs
aufgelisteten Stand der Technik eine Herstellung eines schichtweisen
Aufbaus eines Griffs für
ein Werkzeug auf einem Einsatz unterschiedlicher Formkavitäten für einzelne Schichten
beruht hat, insbesondere
- a) eine Fertigung
einer äußeren Schicht
separat von einer inneren Schicht mit anschließender stoffschlüssiger oder
formschlüssiger
Verbindung der beiden genannten Schichten oder
- b) sukzessive Fertigung der Schichten von innen nach außen durch
sukzessives Einlegen in Formen mit zunehmendem Durchmesser der Formkavitäten,
(s.
a. die nicht vorveröffentlichte
Patentanmeldung PCT/EP2005/014003 der
Anmelderin), wird für
die erfindungsgemäße Lösung ein
Herstellungsverfahren vorgeschlagen, mit dem ein elastisch nachgiebiger
Griff aus Kunststoff-Material unter Ausbildung von zumindest einer
Hohlkammer in einer einzigen Formkavität und insbesondere in einem
Arbeitsgang hergestellt werden kann:
Gemäss diesem Herstellungsverfahren
wird in eine Formkavität
ein Griffkern aus Hartkunststoff eingelegt und sodann ein am Ende
des Arbeitsganges den Außenkörper des
Griffes bildendes Material eingespritzt. Bevor dieses endgültig ausgehärtet ist,
wird in den noch flüssigen
Kernbereich des Materials ein inertes Gas, vorzugsweise Stickstoff,
unter hohem Druck eingepresst. Die Menge des Materials ist derart
bemessen, dass mit Beendigung des Einspritzens des Materials die
Formkavität
nicht vollständig
gefüllt ist
und noch Teilvolumina der Formkavität frei bleiben. Während dieses
Vorganges wird vorrangig das Material radial außen in Kontakt mit der Wand
der Formkavität
gebracht. An der Formwand wird das erste Material eine stärkere Abkühlung erfahren
als im Bereich einer flüssigen
Phase im Bereich des Inneren der Formkavität. Dies hat zur Folge, dass
das radial außenliegende
Material zuerst aushärtet
und eine äußere Schicht
bildet. Entsprechendes kann alternativ oder kumulativ radial innenliegend
im Bereich der Oberfläche
eines Griffkerns gelten. Nach dem Entformen des Griffes tritt das
Gas aus der Eintrittsöffnung
in der Griffwandung wieder aus oder es kann eine zusätzliche
Austrittsöffnung
in die Griffwandung eingeformt werden. Das als GIT-Verfahren bekannte
Verfahren wird zur Herstellung von Hohlkörpern im Spritzgießverfahren
eingesetzt.
-
Für die Herstellung
eines Kontakts des Materials mit der Formwandung können zwei
Effekte alternativ oder kumulativ für die Erfindung ausgenutzt werden:
- a) Einerseits kann bei einem Einspritzen des
Materials in die Form durch Positionierung und Richtungsorientierung
der Einspritzkanäle
zur Formkavität
der Materialfluss derart ausgerichtet werden, dass das Material
unmittelbar eine Wandung der Formkavität benetzt oder der Materialfluss
zunächst
auf den Griffkern trifft und von dort nach außen gelenkt wird.
- b) Ebenfalls möglich
ist, dass bei einem Einpressen des Gases der Materialfluss durch
die Einpressbedingungen wie
– die Einströmrichtungen,
– die wirkenden
Drücke,
– die Einströmgeschwindigkeit
und/oder
– den
Einströmort
derart
gestaltet wird, dass das Material zumindest teilweise von dem Gas
nach außen
und damit gegen die Formwandung verdrängt wird.
-
Die
vorstehend erläuterte
Gestaltung der Spritzgussbedingungen und -parameter hat zur Folge,
dass nach einem Aushärten
eine Mantelwandung des Griffes von dem in die Formkavität eingespritzten elastischen
Kunststoff-Material gebildet wird.
-
Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Herstellungsverfahrens ist eine Herstellung eines Griffs für ein Werkzeug
möglich,
ohne dass ein Wechsel einer Form erforderlich ist. Die Durchführung des
Verfahrens erfordert lediglich eine Steuerung der Bedingungen und
Parameter für
die Durchführung
eines Spritzgussverfahrens mit einem ersten Material und dem Einpressen
des Gases, was über eine
Automatisierung einer entsprechend ausgerüsteten Spritzgießmaschine
möglich
ist.
-
Für das Kunststoff-Material
sind hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften und des späteren strukturellen
Aufbaus keine Grenzen gesetzt, sofern die Materialien in einem automatisierten
Verfahren in eine Form einbringbar sind und mit dem Material des Griffkernes
eine stoffliche Verbindung eingehen.
-
Bei
einer Gestaltung eines Griffs für
ein Werkzeug ist, insbesondere für
ein ein Torsionsmoment übertragendes
Werkzeug, ein Zielkonflikt zu lösen:
- – Einerseits
wird die Anpassbarkeit eines Griffmantels an die Hand eines Benutzers
und an Hände
unterschiedlicher Größen vergrößert und damit
eine Vergrößerung der
Kontaktfläche
zwischen Hand und Griffmantel herbeigeführt, wenn die Steifigkeit des
den Griffmantel bildenden Materials verringert wird.
- – Andererseits
ist für
eine Übertragung
größerer Kräfte und
Torsionsmomente über
den Griff ein möglichst
steifes Material für
den Griffmantel und u. U. eine steife Verbindung vom Griffmantel
zum Griffkern gewünscht.
-
Über die
Wahl der Steifigkeit oder Härte
des verwendeten Materials und die Vorgabe der Wanddicke des Mantels – durch
Dosierung des in die Kavität eingespritzten
Volumens des Materials und/oder Temperatur der Formkavität – mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
der Griff derart gestaltet werden, dass die von dem Benutzer auf
die Mantelfläche
ausgeübten
Kräfte
dazu führen,
dass sowohl die mit dem ersten Material gebildete Mantelfläche des
Griffs bzw. die äußere Schicht
verformbar ist und dennoch die bei der Benutzung auftretenden Kräfte sicher übertragen
werden. Mit steigender Härte
des Materials erfordert dieses u. U. eine abnehmende Dicke der mit
dem Material gebildeten Mantelwandung. Hinsichtlich weiterer sich
aus einer derartigen Gestaltung ergebender Vorteile und Gestaltungsmöglichkeiten
mit einer außenliegenden
Mantelfläche
und elastisch nachgiebigen Kammern im Inneren wird auf
DE 10 2005 037 504.9-15 verwiesen.
-
Entsprechend
einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Materialflüsse derart
gestaltet, dass das Material nicht nur radial nach außen verdrängt wird,
wo dieses nach dem Aushärten
zumindest Teilbereiche einer Mantelfläche des Griffs bildet. Vielmehr
wird auch mindestens ein Teilvolumen des Materials von dem Gas radial
nach innen geleitet oder verdrängt.
Dort bildet dieses nach dem Aushärten
zumindest einen Teilbereich einer Innenschicht um den Griffkern.
Dies kann beispielsweise dafür
genutzt werden, dass über
die Innenschicht eine verstärkte
Anbindung des Griffkörpers
an den Griffkern oder einen Schaft eines Werkzeugs erfolgen kann.
-
Für eine besondere
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Materialfluss so gesteuert, dass sich zwei entgegen gerichtete
Teilströme
ergeben. Dieses kann beispielsweise durch Austritt der Materialien
aus zwei gegenüberliegend angeordneten,
in die Kavität
mündenden
Einspritzöffnungen
oder -kanälen
erreicht werden, wodurch sich zwei in entgegengesetzte Umfangsrichtungen
aufgeteilten Volumenströmen
einstellen. Alternativ oder zusätzlich
ist es möglich,
dass in einer Form ein oder mehrere Volumenströme eingeleitet, aufgeteilt und/oder
umgelenkt werden, so dass sich einander entgegengerichtete Teilströme ergeben. Überraschend
hat sich gezeigt, dass dabei neben dem Effekt der Verdrängung des
ersten Materials nach außen
ein weiterer Effekt eintreten kann bei geeigneter Gestaltung der
Materialflüsse
und Abkühlbedingungen:
es schieben vereinfacht gesprochen die Gasströme aus zwei Einspritzöffnungen
das Material auch in Umfangsrichtung vor sich her, so kommt derart
geschobenes Material beim Aufeinandertreffen der beiden Teilströme "zur Ruhe". Die Oberfläche der Materialströme kühlt beim
Fließen
soweit ab, dass im Bereich des Aufeinandertreffens der Teilströme die abgekühlte Oberfläche vom
heißen
Material im Inneren des Stromes nicht mehr durchbrochen oder in flüssigen Zustand
versetzt wird und aus der abgekühlten
Oberflächenhaut
sich radial orientierte Stege oder Rippen oder Vorsprünge aus
dem ersten Material ausbilden. Diese verbinden die am Griffkern
anliegende Innenschicht mit der äußeren Schicht,
die die Oberfläche
des Griffes bildet. Die Form und Dicke derartiger Rippen, Stege
oder Vorsprünge
kann durch die Gestaltung der Materialflüsse, der Spritzbedingungen
und/oder der Temperaturen vorgegeben werden, ohne dass hierzu Formwandungen
zur Begrenzung der Rippen, Stege oder Vorsprünge erforderlich sind. Andererseits
kommt es automatisch dazu, dass die Stege, Vorsprünge oder
Rippen stoffschlüssig
an das Material der Mantelwandung angebunden sind. Über die
Vorsprünge,
Rippen oder Stege kann für
den Griff eine Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften wie
der Federsteifigkeit, Torsionssteifigkeit und/oder Dämpfung erfolgen.
Dies ist insbesondere von Vorteil für den Fall, dass über den Griff
Torsionsmomente übertragen
werden sollen, wie dieses bei Schraubendrehern der Fall ist.
-
Außer den
durch die Materialfüsse
gebildeten Stegen sind am Griffkern zweckmäßigerweise Rippen oder Stege
einstückig
angeformt, die zumindest teilweise in radialer Erstreckung in die
am Griffkern anliegende Schicht aus dem die Mantelwandung des Griffes
bildenden Material hineinragen.
-
Ein
Einspritzen des Kunststoff-Materials und des Gases kann über eine
oder mehrere Eintrittsöffnungen
erfolgen, die in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung symmetrisch
oder asymmetrisch über
den Griff bzw. die Form verteilt sind. Für die zuvor erläuterte Ausbildung
von Stegen, Rippen oder Vorsprüngen
kann beispielsweise über
die Zahl der in Umfangsrichtung verteilten Eintrittsöffnungen
u. U. die Zahl der sich über
den Umfang verteilten Stege, Vorsprünge oder Rippen vorgegeben
werden, die sich vorzugsweise außermittig oder ungefähr mittig zwischen
benachbarten Eintrittsöffnungen
einstellen. Kunststoff-Material und Gas können nacheinander durch dieselbe(n)
Eintrittsöffnungen
in die Formkavität
eingespritzt oder eingepresst werden, oder das Gas kann auch an
anderer Stelle über
eine eigene Eintrittsöffnung
in die Formkavität
eingepresst werden.
-
Gemäß einer
besonderen Ausgestaltung sind zwei in Umfangsrichtung einander gegenüberliegende
Eintrittsöffnungen
vorgesehen. Dies hat zum einen den Vorteil, dass der Materialfluss
in Umfangsrichtung von den Eintrittsöffnungen in beide Richtungssinne
ungefähr
gleiche Wege zurücklegen muss.
Für den
Fall einer Ausbildung von Stegen, Rippen oder Vorsprüngen hat
die Anordnung der Eintrittsöffnungen
in einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Positionen die
Wirkung, dass die Stege, Vorsprünge
oder Rippen ungefähr
gegenüberliegend
angeordnet sind, wodurch ein symmetrisches Steifigkeitsverhalten
des Griffs herbeigeführt
werden kann mit im Bereich der Stege sich gegenüberliegenden, verhältnismäßig steifen
Teilumfangsbereichen und hierzwischen angeordneten, verhältnismäßig weichen
Teilumfangsbereichen.
-
Gemäß einem
bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens
wird vor dem Einspritzen des Kunststoff-Materials ein Griffkern
in die Form eingelegt, der vorzugsweise bereits den Schaft des Werkzeugs
beinhaltet und mit einem Hartkunststoff gebildet ist. Neben einer
automatischen Anbindung des Materials an den Griffkern kann u. U.
erfindungsgemäß bei einer
derartigen Ausgestaltung ausgenutzt werden, dass sich mit einem
Einspritzen des Materials auch an einer Oberfläche des verhältnismäßig kalten
Griffkerns eine Abkühlung
des Materials ergibt, so dass dieses im Bereich der Mantelfläche des Griffkerns
eine Innenschicht ausbilden kann. Weiterhin kann sich mit eingelegtem
Griffkern ein verbesserter Materialfluss zur Ausbildung der Stege,
Rippen oder Vorsprünge
ergeben. Möglich
ist, dass Ströme
des Materials zunächst
auf den Griffkern auftreffen und von dort, bereits etwas abgekühlt, radial
abgelenkt werden und an dieser Seite eine schon festere Oberflächenschicht
eines sich weiter auffüllenden Massebal lens
bilden. Von zwei Eintrittsöffnungen
gespeiste Masseballen können
sich an den Oberflächenschichten
berühren
und zu einer Wand miteinander verschmelzen, wobei diese so weit
abgekühlt ist,
dass sie sich auch nicht wieder in eine flüssige Phase löst und von
dem später
eingespritzten zweiten Material verdrängen lässt.
-
Ein
weiter verbesserter Verbund zwischen Griffkern und dem den äußeren Griffkörper bildenden Material
kann erfindungsgemäß dadurch
erzielt werden, dass der Griffkern abweichend zu einer zylinderförmigen oder
kurvenförmigen
oder gekrümmten Mantelfläche radial
nach außen
orientierte Rippen besitzt. Der Griffkern wird mit den Rippen derart
in die Form eingelegt, dass sich die Rippen in den Teilumfangsbereich
erstrecken, in dem die entgegengerichteten Teilströme aufeinandertreffen,
also die Stege, Rippen oder Vorsprünge ausgebildet werden. Damit kann
eine Übertragung
von Kräften
und eines Torsionsmoments, beispielsweise für einen Schraubendreher, von
einer von der Mantelfläche
des Griffes über
die Stege, die Rippen und den Griffkern zu einem Schaft erfolgen,
so dass eine steife und zuverlässige Übertragung
gewährleistet
ist und mechanische Beeinträchtigungen
im Kraftfluss zwischen der Mantelfläche und dem Schaft dauerhaft
ausgeschlossen werden können.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erstreckt sich eine Teilungsebene
einer verwendeten Form um 90° versetzt
zu dem Teilumfangsbereich, in dem die entgegengerichteten Teilströme aufeinandertreffen.
Für den
Fall, dass zwei Eintrittsöffnungen
für die
Materialien vorhanden sind, sind diese vorzugsweise in der Teilungsebene
angeordnet, so dass die Materialien ungefähr in Richtung der Teilungsebene
in die Formkavität
eintreten.
-
Für den Fall,
dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
Griffe für
eine Zange hergestellt werden, die jeweils einen Zangenschenkel
ummanteln, ist es vorteilhaft, wenn die Eintrittsöffnungen
für das Kunststoff-Material
und das Gas auf den im zusammengebauten Zustand der Zange einander
abgewandten Seiten der Zangenschenkel angeordnet sind. Hierdurch
wird erreicht, dass der schichtweise Aufbau mit dem weichen Material
auf den Außenseiten
der Zangenschenkel angeordnet wird, die vorrangig von der Hand des
Benutzers beaufschlagt werden. Die Eintrittsöffnung(en) kann/können aber
auch an der Formkavität
dort angeordnet sein, wo das hintere Ende des Griffes liegt. Ähnliches
gilt für
Griffe für Hammer
oder Kellen.
-
Die
Ausbildung einer Dicke einer Schicht erfordert besondere Maßnahmen
bei der Gestaltung der Einspritzbedingungen. Bspw. ergibt sich eine
dickere Mantelwandung mit einer stärkeren Kühlung der Wand der Formkavität. Die gewählte Schichtdicke
hängt auch
von der Größe des Griffes
ab. Bei einem kleineren Griff wird sie geringer gewählt als
bei einem größeren Griff.
Weiterhin muss die Dicke der äußeren, ersten
Schicht umso geringer sein, je höher die
Härte des
für sie
verwendeten Kunststoffes ist, um die angestrebte Verformbarkeit
zu erzielen. Da eine höhere
Härte einhergeht
mit größerer Widerstandfähigkeit
gegen Beschädigungen
und geringerer Haftung von Schmutz, wird die Verwendung von Kunststoff
mit höherer
Härte für die äußere Schicht angestrebt.
Unter diesen Voraussetzungen werden Wanddicken von 2 bis 6 mm, vorzugsweise
2,5 bis 5 mm verwirklicht, im Wesentlichen abhängig von der angestrebten Verformbarkeit
eines Griffes und dessen Größe. In axialer
Richtung kann sich die Schichtdicke auch ändern.
-
Vorzugsweise
erstrecken sich die Rippen oder Stege in zwei (oder mehr) Teilumfangsbereichen
vom Griffkern aus, wodurch in Teilumfangsbereichen gezielt Anisotropien
des Steifigkeitsverhaltens des Griffs erzeugt werden, insbesondere
wenn die Rippen oder Stege eine größerer radiale Erstreckung in
die zweite Schicht hinein haben, wobei die zwei Umfangsbereiche
geeignet über
den Umfang verteilt sein können,
so dass sich ein Griff in einer definierten Position gegenüber einer
Hand eines Benutzers besonders gut an diese anpassen kann. Beispielsweise
hat sich gezeigt, dass in dem Bereich, in dem die Finger am Griff
anliegen, die Nachgiebigkeit größer, beziehungsweise
die Steifigkeit geringer sein soll, als in dem Bereich, in dem die
Handmulde anliegt. Die Form eines Griffes kann allgemein auch unsymmetrisch
sein, sowohl im Querschnitt als auch der Längserstreckung. Die Ausbildung
der Schichten wird bei einem erfindungsgemäßen unsymmetrischen Griff im
Wesentlichen ähnlich
verlaufen wie bei einem symmetrischen Griff. Ein Griff für Kellen
oder Hämmer
könnte
entsprechend
EP 01 915 000.2-2316 der
Anmelderin unsymmetrisch ausgebildet sein. Die Nachgiebigkeit entsprechend
der Erfindung bringt eine zusätzliche,
erhebliche Verbesserung der ergonomischen Eigenschaften der Griffe, natürlich auch
schon für
symmetrische Griffe.
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Der
Griffkern kann, zumindest in einem Teilquerschnitt, einen
- a) runden Querschnitt aufweisen mit mindestens einer
sich radial nach außen
erstreckenden Rippe,
- b) eine in erster Näherung
rechteckförmige äußere Querschnittskontur
aufweisen, wobei der Teilumfangsbereich mit der kürzeren Seite
der rechteckförmigen
Außenkontur
bis nahezu zu der Innenseite der äußeren Schicht reichen kann.
eine
sternförmige äußere Querschnittskontur
aufweisen, wobei beispielsweise die Spitzen des Sterns jeweils eine
Art Rippe bilden mit radial nach außen abnehmender Erstreckung
in Umfangsrichtung.
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Durch
die Ansätze
am Griffkern oder dessen unrunde Profilierung wird eine größerer Kontaktfläche zwischen
Griffkern und der an ihm anliegenden Schicht erreicht und damit
eine größerer Torsionssteifigkeit.
-
Für einen
weiteren Vorschlag der Erfindung hat die Mantelwandung zumindest
im Bereich einer Rippe in axialer Richtung ein im Wesentlichen gleich bleibendes
elastisches Verhalten. Das kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass Rippen eine der axialen Außenkontur des Griffs ungefähr folgende
Außenkontur
aufweisen, so dass die Oberkante der Rippen einen ungefähr konstanten
Abstand zur Mantelfläche
des Griffs aufweisen, der dann von der Mantelwandung überbrückt" wird.
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Wird
anstelle mehrerer Eintrittsöffnungen
nur eine einzige Eintrittsöffnung
vorgesehen, so bildet sich beispielsweise bei axial orientierter,
zentraler Eintrittsöffnung
kein Steg aus. Andererseits kann bei dezentraler Anordnung nur ein
Steg in einer Griffhälfte
ausgebildet werden, der dann vorzugsweise gegenüberliegend von der Eintrittsöffnung angeordnet ist.
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Als
kostengünstige,
aber zuverlässige
Materialien mit den gewünschten
mechanischen Eigenschaften für
die erste Schicht finden insbesondere ein thermoplastisches Elastomer,
ein thermoplastisches Polyolefin, Polypropylen, EPDM-Kautschuk, PVC
oder Styrol-Block-Copolymer Einsatz.
-
Ebenfalls
möglich
ist, dass die erste Schicht einen Füllstoff aufweist. Als mögliche Füllstoffe
kommen ein Granulat wie ein Korkgranulat, Korkmehl, Holzmehl oder
ein faser artiger Füllstoff
wie Glasfasern in Betracht. Für
den Fall, dass zumindest ein Teil derartiger Füllstoffe im Bereich der Mantelfläche des Griffs
angeordnet ist, kann erreicht werden, dass die Mantelfläche des
Griffs nicht vollständig
glatt ist, sondern eine verbesserte Rutschfestigkeit besitzt, wodurch
bspw. die durch das Werkzeug übertragbaren Torsionsmomente
erhöht
werden können.
Korkmehl oder Holzmehl haben zum anderen den Vorteil, dass eine
Feuchtigkeit der Hand aufgenommen werden kann, wie diese beim Arbeiten
mit einem Werkzeug entstehen kann. Hierdurch kann ebenfalls die Rutschfestigkeit
weiter verbessert werden. Ein möglicher
Gewichtsanteil eines Füllstoffs
am Gesamtgewicht der ersten Schicht liegt bspw. unter 50 %, insbesondere
zwischen 5 % und 30 %.
-
In
einer Ausführungsvariante
wird eine Mantelfläche
des Griffs mit einer Folie gebildet, die stoffschlüssig an
eine innenliegende Schicht, beispielsweise die erste Schicht, angebunden
ist. Eine Herstellung eines derartigen Griffs ist beispielsweise möglich unter
Einlegen einer Folie in eine Form. Die Folie wird mit einem Ausfüllen der
Form stoffschlüssig
angebunden. Die physikalischen Eigenschaften und eine Oberfläche der
Folie können
so gewählt
und gestaltet werden, dass sich eine verbesserte Mantelfläche des
Griffs ergibt, die beispielsweise besonders öl- oder chemikalienbeständig ist
oder eine rutschhemmende Oberfläche
aufweist.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten
Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander
sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
I. Allgemeines
-
Im
Folgenden bezeichnet beispielsweise eine äußere Schicht eine Schicht eines
Griffes, dessen Mantelwandung die die vom Hand eines Benutzers beaufschlagte
Mantelfläche
des Griffes bildet, während
eine innere Schicht einen Griffkern ummantelt, der aus Hartkunststoff
besteht und einen Schaft ummantelt.
-
Die
Erfindung betrifft einen Griff 1 für ein Werkzeug, in dem ein
Schaft 2 eines Funktionsteils des Werkzeugs radial innenliegend
aufgenommen ist und auf den im Bereich seiner radial außenliegenden Mantelfläche ein
Benutzer des Werkzeugs Kräfte
aufbringen kann, wobei es sich um Kräfte
- – in Richtung
einer Längsachse
3-3,
- – quer
zu dieser,
- – Torsionsmomente
um die Längsachse
3-3 oder
- – Biegemomente
quer zu der Längsachse
handeln
kann. Bei dem Werkzeug kann es sich um ein beliebiges Werkzeug handeln,
insbesondere eine Säge,
eine Kelle, einen Hammer, eine Zange, einen Stechbeitel, ein Hand-Gartengerät oder ein
Messer.
-
Für einen
besonderen Einsatzzweck findet der Griff Einsatz für ein Werkzeug,
bei dem über
den Griff Torsionsmomente um die Längsachse 3-3 übertragen
werden müssen
als ein Haupt- oder Nebenzweck des Werkzeugs, zum Beispiel bei einem Schraubendreher.
Derartige Werkzeuge unterscheiden sich insbesondere von Stoß- oder
Schlagwerkzeugen:
Bei der Bedienung eines Schlagwerkzeugs wird
das Schlagwerkzeug von dem Benutzer in einer Ausholbewegung beschleunigt
und mit einem Impuls versehen. Für
eine derartige Beschleunigung des Schlagwerkzeugs ist die Steifigkeit
eines Schlagwerkzeugs unerheblich, so dass das Schlagwerkzeug gleichermaßen für einen
weichen Griff wie für
einen harten Griff adäquat
beschleunigt und dem zu hämmernden Objekt
zugeführt
werden kann. Mit dem genannten Impuls trifft das Schlagwerkzeug
auf das zu schlagende Objekt, wobei der Impuls des Schlagobjekts auf
das zu schlagende Ob jekt übertragen
wird. Der auf das zu schlagende Objekt ausgeübte Impuls ist dabei davon
unabhängig,
ob das Schlagwerkzeug bei dem Stoß fest gehalten wird, auf das
Objekt gepresst wird oder "frei
zurückschwingen" kann. Demgemäß presst
ein Fachmann beim Schlagen mit einem Schlagwerkzeug dieses nicht
auf das zu schlagende Objekt, sondern lässt das Schlagwerkzeug für die Übertragung
des Impulses auf das zu schlagende Objekt eher frei zurückschwingen.
Dies bedeutet, dass für
das Auftreffen die Hand des Benutzers nicht zwingend eng und steif
um den Griff geschlossen werden muss, sondern auch für diese
Phase ein beliebig weicher und elastischer Griff zum Einsatz kommen
kann. Während
und in zeitlicher Umgebung des eigentlichen Stoßes überträgt damit der Benutzer im Wesentlichen
seitliche Führungskräfte über den
Griff auf das Schlagwerkzeug. Um die Übertragung von Stößen auf
die Hand des Benutzers, auch bei einem "fehlerhaften", festen Umschließen des Griffs, zu mindern
oder zu vermeiden, schlagen die eingangs genannten Druckschriften
für Schlag-
oder Stoßwerkzeuge
vor, dass der Griff weiche oder elastische Bestandteile aufweist,
die insbesondere in Stoßrichtung,
also auf der Oberseite sowie auf der Unterseite vorgesehen werden,
um eine gezielte Elastizität
in Stoßrichtung
herbeizuführen.
Damit beruhen Ausgestaltungen von Griffen für Stoß- und Schlagwerkzeuge auf
der Erkenntnis, den Griff gerade in Richtung der zu übertragenden
Kräfte,
nämlich
in Richtung des Stoßes,
elastisch, gedämpft
und weich auszubilden. Eine derartige Ausgestaltung für abweichende
Griffe, insbesondere für
Griffe, mit denen Momente um die Längsachse übertragen werden sollen, führt zu in
der Praxis nicht einsetzbaren Werkzeugen. Mögliche Einsatzzwecke der Griffe
mit einer Torsionsmoment-Übertragung
sind beispielsweise Schraubendreher oder Schraubzwingen.
-
Grundsätzlich besitzt
ein Griff radial innenliegend einen Schaft 2, der einen
unrunden Übertragungsquerschnitt 4 oder
von einem runden Querschnitt ausgehende Rippen 5 besitzen
kann. Der Schaft 2 ist von einem Griffkern 6 teilweise
oder vollständig
ummantelt, wobei sich Teile des Übertragungsquerschnitts 4 oder
der Rippen 5 des Schafts durch den Griffkern 6 radial
nach außen
erstrecken können.
Der Griffkern 6 ist vorzugsweise im Bereich seiner Außenfläche ebenfalls
unrund ausgebildet mit einem Übertragungsquerschnitt 7 oder
Rippen 8. Der Griffkern 6 kann von einer Griffkernummantelung 9 teilweise
oder vollständig
umgeben sein, wobei sich ebenfalls Teilbereiche der Übertragungsquerschnitte 7 oder
der Rippen 8 durch die Griffkernummantelung 9 erstrecken
können.
Die Griffkernummantelung 9 kann Vorsprünge, Fortsätze oder Stege (im Folgenden
Rippen 12) aufweisen, mit denen sie mit der Man telwandung,
der Außenschicht
(11) verbunden ist wobei die Stege sich durch die Hohlkammer
(10) radial erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können Rippen,
Fortsätze,
Vorsprünge,
Stege (im Folgenden Rippen 13) vorgesehen sein, die sich
lediglich teilweise in eine benachbarte Schicht erstrecken und im
Bereich welcher eine radiale Erstreckung einer benachbarten Schicht
verringert ist. Die Rippen 13 können dabei sowohl radial nach
innen als auch radial nach außen
von einer die Rippen tragenden Schicht orientiert sein.
-
Sämtliche
vorgenannten Bestandteile eines Griffs 1 können alternativ
oder kumulativ eingesetzt werden. Ebenfalls eine Zwischenordnung
zusätzlicher
weiterer Schichten, loser Partikel, eines Gels oder eines Fluids
ist ebenfalls möglich.
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Für die Hohlkammer 10 ist
eine beliebige konstante oder veränderliche radiale Erstreckungen möglich, die
sich aus der Differenz des radialen Abstandes vom Griffkern bis
zu der Griffoberfläche
abzüglich
der Dicke der Schicht 11 ergibt. Die radiale Erstreckung ändert sich
im axialen Verlauf über
die Grifflänge
und wird zum vorderen Ende des Griffes hin schließlich Null.
Andererseits hängt
die radiale Erstreckung von dem absoluten Durchmesser des Griffes
ab. Lediglich beispielhaft kann die radiale Erstreckung zumindest
in einem Teilumfangsbereich einer maximalen Erstreckung im Bereich
von 3,5; 4; 6 oder 8 mm liegen, während bspw. eine entsprechende
minimale Erstreckung zwischen 1 mm und 3 mm liegt oder kleiner ist
als 1,5 mm, 2 mm oder 2,5 mm. Die Außenschicht 11 kann
hingegen eine in Umfangsrichtung konstante radiale Erstreckung im
Bereich zwischen 2 und 7 mm oder 2,5 bis 5 mm aufweisen, während die
radiale Erstreckung in axialer Richtung variieren kann.
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In
einer besonderen Ausführung
kann die Dicke der äußeren Schicht
(11) eine radiale Erstreckung, zumindest in einem Teilumfangsbereich,
von 30 bis 100 % der radialen. Erstreckung der Hohlkammer (10)
haben.
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Benachbarte
Schichten oder Bestandteile können
formschlüssig,
stoffschlüssig
und/oder reibschlüssig
oder ein Rast- oder Sperrverbindung miteinander verbunden sein.
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II. Materialien
-
Ein
Schaft 2 kann bspw. mit faserverstärktem Kunststoff, Metall, Stahl
oder Holz gebildet sein.
-
Als
kostengünstige,
aber zuverlässige
Materialien für
einzelne Bestandteile oder Schichten des Griffes kommt ein harter
Kunststoff für
den Griffkern 6 zum Einsatz, während
für die
Griffkernummantelung 9 und die Außenschicht 11 weiches
Material 22 zum Einsatz kommt, Mögliche Materialien sind (ohne Einschränkung auf
diese) ein thermoplastisches Elastomer (TPE), ein thermoplastisches
Polyurethan (TPU), ein thermoplastisches Polyolefin (TPO), Polypropylen,
EPDM-Kautschuk, PVC oder Styrol-Block-Copolymer
Einsatz. Die genannten Materialien haben vorzugsweise eine geschlossene,
nicht poröse
Struktur. Eine poröse
Struktur ist aber möglich.
-
Eine
Härte eines
eingesetzten Kunststoffes für
die Außenschicht 11 Material
(22) findet insbesondere ein Kunststoff Einsatz mit einer
Härte zwischen 30
und 105 Shore A, vorzugsweise zwischen 30 bis 85 Shore A. Der Griffkern 6 wird
vorzugsweise aus Hartkunststoff, zum Beispiel Polypropylen mit einer Kugeldruckhärte von
45–65
N/mm2, hergestellt.
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Ebenfalls
möglich
ist, dass zumindest eine Schicht einen Füllstoff aufweist. Als mögliche Füllstoffe
kommen ein Granulat wie ein Korkgranulat, Korkmehl, Holzmehl oder
ein faserartiger Füllstoff wie
Glasfasern in Betracht. Der Gewichtsanteil des Füllstoffs am Gesamtgewicht der
beteiligten Schicht oder des beteiligten Bestandteils des Griffs
liegt bspw. unter 50 %, insbesondere zwischen 5 und 30 %.
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III. Herstellungsverfahren
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1 bis 9 zeigen
ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren,
welches auch als "GIT„ Gas Injektions
Technik bezeichnet wird, zur Herstellung zumindest von Teilschichten
oder Bestandteilen des Griffs 1.
-
1 bis 6 zeigen
dabei beispielhaft den Griff 1 für einen Schraubendreher. Zur
Herstellung wird ein mit einem ausgehärteten Griffkern 6 ummantelter
Schaft 2 in eine Form 16 eingelegt, zur Herstellung
wird die in einer Mittenebene, die durch die Längsachse 3-3 verläuft, geteilt
ist. Die Innenkontur der Form 16 entspricht im Wesentlichen
der Form des fertigen Griffs 1. Für das in 1 bis 6 dargestellte
Ausführungsbeispiel
besitzt der Griffkern 6 Endbereiche 17, 18.
Der Endbereich 17 ist dem Funktionsteil zugewandt und besitzt
einen radial nach außen
orientierten umlaufenden Bund, im Bereich dessen der Griffkern 6 die
Form 16 unter radialer Abdichtung ausfüllt. Der dem Endbereich 17 gegenüberliegende
Endbereich 18 bildet eine ungefähr kugelförmige Stirnseite des Griffs 1,
im Bereich welcher der Endbereich 18 ebenfalls unter radialer
Abdichtung an der Form 16 anliegt. Von einem zylinderförmigen Mittenbereich 26 des
Griffkerns 6, ggf. mit zusätzlichen Rippen 8 o. ä., den Endbereichen 17, 18 und
der Innenkontur der Form 16 ist eine in Umfangsrichtung
um die Längsachse
3-3 umlaufende Kammer 19 begrenzt. Radial in die Kammer 19 münden zwei
sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Eintrittsöffnungen
oder Einspritzkanäle 20, 21 (im Folgenden "Eintrittsöffnungen"), die vorzugsweise
im Bereich der maximalen radialen Erstreckung der Kammer 19 und
damit des späteren
Griffs 1 angeordnet sind. Über die Eintrittsöffnungen 20, 21 wird
in die Form 16 und die Kammer 19 zunächst ein
Material 22 eingespritzt. Das Volumen des eingespritzten
Materials 22 ist kleiner als das der Kammer 19.
Das Material 22 wird auf die Mantelfläche des Griffkerns 6 aufgespritzt
und/oder in Richtung der die Formkavität begrenzenden Wandung umgelenkt
und von dieser abgekühlt,
so dass benachbart dem Griffkern 6 oder im Bereich der
die Formkavität
begrenzenden Wandung das Material 22 schneller aushärtet oder
dickflüssiger
wird als in anderen Teilbereichen.
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Anschließend und
vor einem endgültigen Aushärten des
Materials 22 wird gemäß 3 und 4 über dieselben
Eintrittsöffnungen 20, 21 ein Gas
(23) in die Kammer 19 und in, unter oder durch das
Material 22 eingepresst. Von den Eintrittsöffnungen 20, 21 fließt das Gas 23 durch
einen radialen Kanal 24 in das Innere des Materials 22 oder
unter dieses. Mit zunehmendem Einspritzen des Gases 23 wird
das Material 22 räumlich
in Richtung der Längsachse 3 und
in Richtung der Endbereiche 17, 18 und radial
zu der Wand der Formkavität
verdrängt,
wobei das Gas 23 bis auf den genannten Kanal sowohl radial
nach außen
als auch radial nach innen als auch in beide axiale Richtungen wirkend
Kammern (10) ausbildet. Infolge des vorherigen Abkühlens des
Materials 22 im Kontaktbereich mit dem Griffkern 6 gelangt
das Gas 23 nicht bis zu dem Griffkern 6. Da das erste
Material in seiner Randschicht bereits etwas kühler ist als das zweite Material,
wird die Randschicht nicht mehr von dem Gas durchbrochen. Das Gas 23 drängt das
Material 22 auch radial nach außen, so dass dieses die Außenschicht 11 bildet.
Neben der beschriebenen Verdrängungsbewegung
in axialer Richtung breitet sich das Gas 23, umgeben von
dem Material 22, von den beiden Eintrittsöffnungen 20, 21 um
den Griffkern 6 in Umfangsrichtung aus, so dass sich entgegengerichtete
Materialflüsse schließlich berühren. Da
die Außenschicht
des Materials 22 bereits etwas abgekühlt ist, wird sie nicht mehr
von dem Gas 23 durchbrochen oder verflüssigt, sondern die Außenschichten
des Materials 22 der sich berührenden Materialflüsse verschmelzen
und bilden dabei in ungefähr
einer Ebene zu beiden Seiten des Griffkernes Wände, die als radiale Stege
oder Rippen 12 des Materiales 22 verbleiben und
die eine sich um den Griffkern bildende Schicht aus dem Material 22,
einer Griffkernummantelung 9, sowie eine Außenschicht 11,
ebenfalls aus dem Material 22, einstückig verbinden. Diese sich
auch in Längsrichtung um
die Griffkernummantelung 9 bildenden Stege 12 erhöhen die
Torsionssteifigkeit des Griffes und unterstützen die Übertragung eines Drehmomentes
von der Außenschicht 11 auf
den Griffkern 6.
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Die
gewählten
Temperaturbedingungen, Viskositäten
und Einspritzgeschwindigkeiten für
das Spritzgussverfahren werden geeignet so angepasst, dass sich
infolge einer derartigen Annäherung
in Umfangsrichtung die Teilbereiche nicht schließen können, sondern zwischen den
Teilbereichen noch in radialer Richtung durchgehende Rippen 12 oder
radial nicht durchgehende Rippen 13 verbleiben.
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Mit
Abschluss des Einpressens des Gases 23 ist die Kammer 19 vollständig gefüllt. Für das dargestellte
Ausführungsbeispiel
des Herstellungsverfahrens befinden sich die Eintrittsöffnungen 20, 21 in 12-Uhr-Position
sowie in 6-Uhr-Position, s. 6, während sich
die Rippen 12 in 3-Uhr-Position sowie 9-Uhr-Position erstrecken.
Die radiale Erstreckung der erstellten Griffkernummantelung 9 sowie
der Außenschicht 11 ist
geringer als die der Kammer 10, und beträgt insbesondere
weniger als 1/3, 1/5, 1/8 oder 1/10 der radialen Erstreckung der
Kammer 10.
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Abgesehen
von der Vorgabe bestimmter Dicken der Schichten 9, 11 durch
Vorwahl der eingespritzten Volumina kann die Dicke der äußeren Schicht 11 auch
durch die Temperatur der Wand der Formkavität (oder die Temperaturdifferenz
zwischen der Wan dung und dem eingespritzten Material) beeinflusst
werden. Bei einer niedrigen Temperatur kühlt die Randschicht des eingespritzten
ersten Materials schneller ab als bei höherer Temperatur. Infolgedessen
wird die Dicke der Außenschicht 11 bei niedrigerer
Temperatur größer als
bei höherer
Temperatur, bei ansonsten gleichen Parametern des Spritzvorganges.
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Der
Einsatz des Verfahrens erfordert Spritzgießmaschinen mit einer Spritzgießeinheit
und einer Vorrichtung zum Einspritzen des Gases, durch ein spezielles
Maschinen-Steuerprogramm
und besondere Ventilmechanismen an den Maschinen wird die schnelle,
genau dosierte Abfolge des in die Form 16 eingespritzten
Materials 22 und des Gases 23 bewirkt. Es wurde überraschend
gefunden, dass über die
Anzahl und Lage der Einspritzöffnungen 20, 21 sowie
die Einspritzgeschwindigkeiten und -drücke, die Schmelzetemperaturen
und die Temperaturen von Form und Griffkern die Dimensionen der
Griffkernummantelung 9, der Kammer 10, der Außenschicht 11,
der Rippen 12 und der axialen Erstreckung beeinflusst werden
können.
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Abweichend
zu der dargestellten Ausführungsform
mit zwei Eintrittsöffnungen 20, 21 kann eine
beliebige andere Zahl von Eintrittsöffnungen in axialer Richtung
und/oder in Umfangsrichtung verteilt werden, wobei u. U. bei mehreren
Eintrittsöffnungen 20, 21 in
axialer Richtung auch Stege durch sich in axialer Richtung aufeinander
zu bewegende Förderströme entstehen
können,
so dass dann die Stege auch in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet
sein können.
Für die
in Umfangsrichtung umlaufenden Förderströme bilden
sich die Rippen 12 insbesondere zwischen benachbarten Eintrittsöffnungen
aus, so dass beispielsweise bei drei in Umfangsrichtung verteilten
Eintrittsöffnungen
drei Rippen 12 ausgebildet werden. Neben der symmetrischen
Anordnung der Eintrittsöffnungen 20, 21 gemäß 1 bis 6 ist es
ebenfalls möglich,
dass die Eintrittsöffnungen
unsymmetrisch angeordnet sind, wodurch sich auch unsymmetrische
Rippen 12 ergeben können,
die dann ein unsymmetrisches Steifigkeitsverhalten des Griffs 1 zur
Folge haben. Eine Verschiebung der Lage der Rippen kann auch durch
unterschiedliche Geschwindigkeiten und/oder Drücke beim Einspritzen durch die
Eintrittsöffnungen
erreicht werden.
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7 bis 9 zeigen
den Einsatz des zuvor erläuterten
Herstellungsverfahrens für
die Herstellung eines Griffs für
einen Zangenschenkel 25 einer Zange 50. Für eine derartige
Ausführungsform des
Griffs 1 ist kein Griffkern 6 vorhanden, so dass eine
Griffkern ummantelung 9 unmittelbar auf einem Schaft 2 des
Zangenschenkels 25 angeordnet ist. Lediglich eine Eintrittsöffnung 20 ist
auf der außenliegenden
Seite des Zangenschenkels 25 angeordnet. Für das dargestellte
Herstellungsverfahren werden die Einspritzbedingungen für das Material 22 und
das Gas 23 derart angepasst, dass das Gas 23,
welches die Kammer 10 bildet, lediglich über einen
Teilumfangsbereich um den Schaft 2 erstreckt. Somit bildet das
erste Material 22 innenliegend von der Mantelfläche 14 einen
in erster Näherung
8-förmigen
Querschnitt (mit abgerundeter Außenkontur) aus mit zwei in
Richtung nach außen
nebeneinander liegenden Kammern, wobei in der inneren Kammer der
Schaft 2 angeordnet ist, während die außenliegende
Kammer zunächst
mit dem Gas 23 gefüllt
ist. Für
den Griff 1 für einen
Einsatz bei einer Zange erstreckt sich das Gas 23 lediglich
in dem Bereich des Griffs 1, der einen vergrößerten Querschnitt
besitzt für
die Anlage einer Hand des Benutzers und sich ungefähr über ein
Drittel bis zwei Drittel der Längserstreckung
des Griffs 1 erstreckt. Hier bildet die Kammer 10 mit
dem Material 22 eine Art elastisches Kissen, wobei das
Material 22 auch eine belastbare Verbindung zum Zangenschenkel 25 ausbildet.
Bei einer alternativen Ausführung gemäß 10 wird
der gesamte Griff, bestehend aus dem Unterteil (26) aus
einem härteren
Kunststoff als das Material (22) und dem Oberteil mit der
Außenschicht
(11) und der Kammer (10) als Verbundteil für sich gefertigt
und nachträglich
auf dem Zangenschenkel (25) montiert werden.
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Bei
diesem Verfahren können
die Eintrittsöffnungen 20, 21 offen
bleiben und nach dem Entformen des Griffes entweicht das Gas und
die Kammer 10 füllt
sich mit Luft, oder es wird nach dem Einpressen des Gases eine kleine
Menge von dem Kunststoff-Material in die Eintrittsöffnungen
eingespritzt, so dass das Gas 23 in der Kammer eingeschlossen bleibt.
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IV. Beispielhafte weitere Ausführungsformen
von Griffen für
Werkzeuge
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Die
folgenden Ausführungsformen
lassen sich mit zuvor unter III. erläuterten Herstellungsverfahren
herstellen, wobei die unter I aufgezählten möglichen Ausgestaltungen und
Alternativen auf die folgenden Ausführungsformen übertragbar
sind und für
sämtliche
Bestandteile und Schichten die Ausführungen zu den Materialen gemäß II. alternative
Möglichkeiten
für eine
Ausgestaltung bieten.
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Der
Griff in der in 1 bis 6 dargestellten
Ausführungsform
ist wie folgt aufgebaut: ein Schaft 2 ist von einem Griffkern 6 ummantelt,
der Endbereiche 17, 18 sowie einen Mittenbereich 26 besitzt.
Der Mittenbereich 26 besitzt eine im Wesentlichen zylinderförmige Mantelfläche, die
von einer Griffkernummantelung 9 ummantelt ist. Von dem Griffkern 6 erstrecken
sich, einstückig
von diesem ausgebildet, Rippen 8 durch die Griffkernummantelung 9 hindurch,
wobei für
den in 11 dargestellten Querschnitt
die Rippen 8 in 12-Uhr-Position sowie 6-Uhr-Position angeordnet
sind. Die Rippen 8 und die Griffkernummantelung 9 sind
von den Kammern 10 in Umfangsrichtung durchgehend ummantelt,
wobei die Kammern 10 wiederum von einer Außenschicht 11,
die in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist und die Mantelfläche 14 bildet,
umgeben sind. Eine zusätzliche
Schicht 9 aus dem Material 22 und damit dem Material
der Außenschicht 11 bildet
eine Griffkernummantelung 9. An den Griffkern 6 sind
Rippen 8 einstückig
angesetzt. Die Rippen 8 können, wie in 6 skizziert,
gegenüberliegend
angeordnet sein oder abweichend in nicht dargestellter Weise in
Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform
haben die Rippen 8 einen rechteckigen Querschnitt, wobei
diese abweichend auch eine beliebige andere Form haben können, etwa
leicht nach außen
zulaufend, an der Oberkante abgerundet oder in der Dicke auch geringer
ausgebildet sein können.
Wie in 6 erkennbar, kann eine Rippe in Richtung der Stege 12 radial
länger
ausgebildet sein, um die Übertragung
eines Drehmomentes zu unterstützen.
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Für die Außenschicht 11 hat
sich die Verwendung eines Kunststoffes mit einer Härte von
30 bis 85 Shore A, vorzugsweise von 40 bis 60 Shore A als zweckmäßig erwiesen.
In dieser Figur ist auch erkennbar, wie sich die Stege 12 als
Verbindung der Griffkernummantelung zur Mantelwandung 11 durch das
Zusammentreffen der zwei Ströme
aus dem Material 22 ausgebildet haben.
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11 zeigt
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem drei Eintrittsöffnungen 20, 21, 27 in
Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt
ungefähr
bei gleicher axialer Position angeordnet sind. Auf diese Weise können in
Umfangsrichtung mittig zwischen den Eintrittsöffnungen 20, 21, 27 drei
Rippen oder Stege 12 hergestellt werden, die sich in axial
und radial orientierten Ebenen erstrecken.
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12 zeigt
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem zwei Eintrittsöffnungen 20, 21 auf
dem Umfang einander gegenüberliegend
angeordnet sind, aber in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet
sind. In diesem Fall stellt sich bei dem beschriebenen Sandwichverfahren
eine Rippe 12 ein, die in Umfangsrichtung geschlossen oder
in Form einer um die Längsachse
3-3 umlaufenden Spirale ausgebildet ist und die Schichten 9 und 11 verbindet.
Sind die Eintrittsöffnungen 20, 21 abweichend
zu der dargestellten Ausführungsform
in Umfangsrichtung nicht zueinander versetzt, erstreckt sich die
sich ergebende Rippe 12 in einer quer zur Längsachse
liegenden Ebene, während
sich für
die dargestellte Ausführungsform
ein Steigungswinkel γ der
Spirale gegenüber
der Längsachse
3-3 ergibt. Über
die Einspritzbedingungen und die Orte der Einspritzöffnungen 20, 21 kann
die der Steigungswinkel γ der
Spirale vorgegeben werden.
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Vorzugsweise
betrifft die Erfindung nicht nur Griffe für verschieden Werkzeuge, sondern
auch einen oder mehrere Griffe für
Werkzeugsätze
in unterschiedlichen Größen und
Schaftformen.
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Für Griffe
für Schraubendreher
wird eine nicht poröse
Ausführung
der Schichten bevorzugt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung
von Griffen mit symmetrischen Querschnittsformen, wie Schraubendrehergriffe,
aber auch für
Griffe mit unsymmetrischen Querschnittsformen, wie Kellengriffe
oder Hammergriffe gemäß
EP 00 907 448.5 und
EP 01 915 000.2 der Anmelderin
oder andere Werkzeuggriffe angewendet werden. Für eine Ausgestaltung der Erfindung
ist kennzeichnend für
Griffe, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, dass die Querschnittsfläche des
Griffkernes aus hartem Kunststoff im Verhältnis zur Querschnittsfläche des fertigen
Griffes verhältnismäßig klein
ist, wodurch erreicht wird, dass das Volumen des elastischen Griffkörpers verhältnismäßig groß werden
kann. Hierdurch unterscheiden diese Griffe sich von den 2-Komponenten-Griffen
nach dem Stand der Technik, bei denen die Querschnittsfläche des
Griffkernes aus hartem Kunststoff verhältnismäßig groß ist im Vergleich zur Querschnittsfläche des
Griffmantels aus einem weicheren Kunststoff.
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- 1
- Griff
- 2
- Schaft
- 3
- Längsachse
- 4
- Übertragungsquerschnitt
Schaft
- 5
- Rippen
- 6
- Griffkern
- 8
- Rippen
Griffkern
- 9
- Griffkernummantelung
- 10
- Kammer
- 11
- Außenschicht
- 12
- Rippen
oder Stege
- 14
- Mantelfläche
- 16
- Formeinsatz
- 17
- Endbereich
- 18
- Endbereich
- 19
- Formkavität
- 20
- Eintrittsöffnung
- 21
- Eintrittsöffnung
- 22
- weiches
Kunststoff-Material
- 23
- Gas
- 24
- Kanal
- 25
- Zangenschenkel
- 26
- Unterteil
des Zangengriffes
- 27
- Eintrittsöffnung
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 bis 6 zeigen
eine Herstellung eines erfindungsgemäßen Griffs für einen
Schraubendreher mit einem sukzessiven Einspritzen eines Kunststoff-Materials
sowie des Gases in dieselbe Form.
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7 bis 9 zeigen
eine Herstellung eines Griffs für
eine Zange im GIT Verfahren mit einem sukzessiven Einspritzen eines
ersten Materials und eines zweiten Materials in dieselbe Form.
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10 zeigt
im Querschnitt den Griff einer Zange, mit einem Unterteil (26)
aus härterem
Kunststoff und einem Oberteil aus weicherem Kunststoff (22)
und Kammer (10).
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11 zeigt
einen Querschnitt durch eine Form für eine erfindungsgemäße Herstellung
eines Griffes in einem GIT Verfahren, wobei die Form drei über den
Umfang verteilte Eintrittsöffnungen
besitzt.
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12 zeigt
einen Längsschnitt
durch eine Form für
eine erfindungsgemäße Herstellung
eines Griffes in einem GIT Verfahren, wobei die Form axial versetzte
Eintrittsöffnungen
besitzt.