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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung von Elementen aus Kunststoff,
die über
eine Solltrennstelle miteinander verbunden sind, mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Es geht genau genommen um die
Gestaltung einer solchen Solltrennstelle.
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Es
ist bekannt, Kunststoffelemente durch Spritzgießen herzustellen. Die Elemente
sind über abreißbare Solltrennstellen
mit Angussstegen, Angussstreifen oder dgl. verbunden. Die Solltrennstelle ist
eine linienförmige
Stelle mit verringerter Materialdicke, an der bei mechanischer Belastung
die Materialspannung im Kunststoff am höchsten ist, so dass der Kunststoff
an der Solltrennstelle reißt
und die Elemente unbeschädigt
bleiben. Zur Vereinzelung werden die Elemente durch Abreißen oder
in sonstiger Weise an den Solltrennstellen getrennt. Das Abreißen kann
durch Abknicken, Verdrillen und/oder Zug erfolgen. Dabei soll unter „Abknicken" ein Schwenken eines
Elements um eine gedachte Achse in Längsrichtung der linienförmigen Solltrennstelle
verstanden werden. Ein „Verdrehen" bedeutet ein Schwenken
des Elements um eine gedachte Achse radial zur Längsrichtung der linienförmigen Solltrennstelle. „Zug" bedeutet das Ausüben einer
Zugkraft quer zur Solltrennstelle.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Gestaltungen für eine Solltrennstelle vorzuschlagen,
die die Elemente stabil verbindet und trotzdem leicht abreißbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Solltrennstelle der erfindungsgemäßen Anordnung ist kurz in Richtung
der über
die Solltrennstelle miteinander verbundenen Elemente, also quer
zu ihrer Längsrichtung
bzw. ihrer Linienform. Zugleich ist der Kunststoff an der Solltrennstelle
dick im Verhältnis
zur kurzen Richtung der Solltrennstelle. Das steht dem Merkmal einer
verringerten Materialdicke des Kunststoffs an der linienförmigen Solltrennstelle
nicht entgegen, der Kunststoff ist an der Solltrennstelle dünner als
in den angrenzenden Bereichen, die die miteinander verbundenen Elemente
bilden.
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Bei
einem Abknicken zum Abreißen
eines Elements wirken in einer Zugzone der Solltrennstelle Zugspannungen,
die umso höher
sind, je dicker der Kunststoff an der Solltrennstelle im Verhältnis zur
Abmessung der Solltrennstelle in Richtung der verbundenen Elemente
ist. Übersteigt
die Zugspannung eine Reißfestigkeit
des Kunststoffs, beginnt der Kunststoff an der Solltrennstelle zu
reißen,
das Element reißt
an der Solltrennstelle ab und bleibt selbst unbeschädigt. Dabei
kann die Dicke des Kunststoffs an der Solltrennstelle so groß gewählt werden,
dass bereits bei einem Knickwinkel von unter 90° der Kunststoff in der Zugzone
zu reißen
beginnt. Die Solltrennstelle kann im Unterschied zu einem sog. Filmscharnier
gesehen werden. Ein Filmscharnier ist ebenfalls eine Stelle verringerter
Materialdicke, die zwei verbundene Elemente schwenkbar miteinander verbindet.
Am Filmscharnier soll die Verbindung allerdings gerade nicht reißen. Das
Filmscharnier wird deswegen so lang in Richtung der verbundenen
Elemente und so dünn
ausgebildet, dass auch bei maximalem Schwenkwinkel die Reißfestigkeit
des Kunststoffs in der Zugzone nicht überschritten wird. Vorzugsweise
wird ein Filmscharnier so ausgelegt, dass beim Schwenken der verbundenen
Elemente der Kunststoff elastisch und möglichst nicht plastisch verformt
wird. Bei der erfindungsgemäßen Solltrennstelle
ist das Verhältnis
der Dicke des Kunststoffs an der Solltrennstelle zur Länge der
Solltrennstelle in Richtung der verbundenen Elemente abhängig insbesondere
vom jeweiligen Kunststoff und kann nicht allgemein angegeben werden.
Erforderlichenfalls ist ein günstiges
Verhältnis
durch Versuche zu ermitteln, bei dem der Kunststoff in der Zugzone
der Solltrennstelle bei einem gewünschten Schwenkwinkel der verbundenen
Elemente zu reißen
beginnt.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine Verbindung von Elementen aus Kunststoff über Solltrennstellen, die die
Elemente stabil für
Lagerung, Transport und manuelle sowie automatisierte Handhabung
verbindet und die trotzdem zum Abtrennen eines Elements leicht durch
Abknicken und/oder Verdrehen abreißbar ist.
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In
bevorzugter Ausgestaltung gehen die Elemente stufenförmig vorzugsweise
unter Bildung einer scharfen Kante in die Solltrennstelle über. Ein
Element lässt
sich dadurch leicht abreißen.
Durch die abrupte Querschnittsänderung
wird erreicht, dass die Solltrennstelle reißt, und wird vermieden, dass
die Elemente beim Abreißen
beschädigt
werden.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Solltrennstelle
in etwa gleich weit von den nächstliegenden
Angussstellen entfernt ist. An den Angussstellen tritt der Kunststoff
beim Spritzgießen in
eine Gießform
ein. Durch den in etwa gleich weiten Abstand der Solltrennstelle
von den nächstliegenden Angussstellen
fließt
der Kunststoff beim Spritzgießen an
der Solltrennstelle zusammen. Die Solltrennstelle bildet eine als
Bindenaht bezeichnete Unstetigkeitsstelle, an der eine Vernetzung
der Molekülketten
des Kunststoffs geringer als innerhalb der verbundenen Elemente
ist. Dadurch reißt
der Kunststoff bevorzugt an der Solltrennstelle. Auch diese Ausgestaltung
der Erfindung dient einer erleichterten Abreißbarkeit der Elemente an der
Solltrennstelle.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, eine Ober- oder Unterseite
der Solltrennstelle als Kerbe auszubilden. Ein Querschnitt der Solltrennstelle
weist also eine Kerbe auf. Die Kerbe wird auf der Seite der Zugspannungen,
also in der Zugzone, bei einer vorgesehenen Abknickrichtung, angeordnet. Die
Kerbe bewirkt Spannungsspitzen bei Zugspannungen und dient ebenfalls
einer leichten Abreißbarkeit
der Elemente an der Solltrennstelle.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht Stoßstellen der Verbundenen Elemente
an der Solltrennstelle vor. Beim Abknicken der Elemente stoßen die
Stoßstellen
gegeneinander und führen
auf diese Weise zu einer Zugspannung in der Solltrennstelle. Die
durch Abknicken der Elemente zusammenstoßenden Stoßstellen bilden eine Art Scharnier,
um das herum die Elemente beim Abknicken geschwenkt werden, bis
die Solltrennstelle reißt.
Dabei bilden die Elemente Hebel. Sind die Stoßstellen mit der Kerbe kombiniert,
ist die Kerbe auf der einen und sind die Stoßstellen auf der anderen Seite
der Solltrennstelle ausgebildet.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Kerbe an zumindest einem
Ende der Solltrennstelle vor. Diese Kerbe ist keine Querschnittsform
der Solltrennstelle, sondern sie befindet sich in der Ebene der
Solltrennstelle und erleichtert ein Einreißen der Solltrennstelle insbesondere
bei einem Verdrehen der verbundenen Elemente.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die linienförmige Solltrennstelle
keine Gerade ist, sondern ein- oder mehrfach geknickt oder bogenförmig, ggf.
auch wellig verläuft.
Beim Abknicken der verbundenen Elemente entfernen sich diese aufgrund
der nicht geraden linienförmigen
Solltrennstelle stellenweise weiter voneinander als an anderen Stellen.
Es werden durch diese Ausgestaltung der Erfindung bereichsweise
erhöhte
Zugspannungen an der Solltrennstelle erzielt, die das Ein- und Abreißen erleichtern.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Elemente über Solltrennstellen
zu einer Kette verbunden sind. Dadurch sind die Elemente einfach
handhabbar. Grundsätzlich
können
die Elemente über
die Solltrennstellen auch mit einem Steg oder dgl. verbunden sein.
Es ist keine zwingende Voraussetzung der Erfindung, dass ein Element über die Solltrennstelle
mit einem anderen (gleichartigen) Element verbunden ist.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Elemente Clipse
sind, die zur Befestigung in Löcher
in plattenförmigen
Bauteilen einclipsbar sind.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Ansprüchen und
der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei
Ausführungsformen der
Erfindung verwirklicht sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Anordnung von
Elemente in einer Kette in perspektivischer Darstellung schräg von oben;
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2 die
Anordnung aus 1 in perspektivischer Darstellung
schräg
von unten;
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3 einen
Längsschnitt
durch die Kette aus 1;
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4 eine
vergrößerte Einzelheitdarstellung gemäß Kreis
IV in 3;
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5 eine
Stirnansicht auf ein Ende der Anordnung gemäß Pfeil V in 1;
und
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6 eine
Einzelheitvergrößerung gemäß Kreis
VI in 5.
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Die
in 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung
weist Elemente 1 auf, die zu einer Kette aneinandergereiht
angeordnet sind. Bei den Elementen 1 handelt es sich um
Clipse, die durch Spritzgießen
aus Kunststoff hergestellt sind, und zwar in Form der dargestellten
Kette. Die vier dargestellten Elemente 1 sind von einer
längeren Kette
abgerissen worden.
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Die
die Elemente 1 bildenden Clipse weisen einen kreisscheibenförmigen,
kalottenförmig
gewölbten
Kopf 2 auf, von dessen konkaver, nachfolgend als Unterseite
bezeichneten Seite, federnde Rastelemente 3 abstehen. Auf
die Federelemente 3 soll hier nicht weiter eingegangen
werden.
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Die
kreisscheibenförmigen
Köpfe 2 stoßen an jeweils
gegenüberliegenden
Umfangsstellen an den Kopf 2 eines benachbarten Elements 1.
Die Elemente 1 sind über
linienförmige
Solltrennstellen 4 miteinander verbunden. Wie in der Vergrößerung in 4 zu
sehen, handelt es sich bei der Solltrennstelle 4 um eine
linienförmige
Stelle, an der eine Materialdicke des Kunststoffs, aus dem die Elemente 1 bestehen,
verringert ist. Die Verringerung der Materialdicke erfolgt sprungartig
mit einer Stufe und unter Bildung einer Innenecke (Kehle) 6,
die sich linienförmig in
Längsrichtung
der Solltrennstelle 4 erstreckt. Die Solltrennstelle 4 weist
auf jeder Seite am Übergang zum
jeweiligen Element 1 eine Kehle 6 und eine Stufe
mit einer Kante 5 auf. Auf der gegenüberliegenden Seite, im Ausführungsbeispiel
also der Unterseite, weist die Solltrennstelle 4 eine Kerbe 7 auf,
die sich linienförmig
in Längsrichtung
der linienförmigen
Solltrennstelle 4 erstreckt. Die Solltrennstelle 4 ist schmal,
d.h. kurz in Richtung der über
sie miteinander verbundenen Elemente 1. Am Grund der Kerbe 7 ist
die Solltrennstelle 4 immer noch dick im Verhältnis zur
Breite der Solltrennstelle 4. Wie in der Vergrößerung gemäß 6 zu
sehen, die eine bereits abgerissene Solltrennstelle 4 zeigt,
verläuft
die Solltrennstelle 4 aufgrund der Kalottenform der Köpfe 2 nicht gerade,
sondern bogenförmig.
An ihren Enden weisen die Solltrennstellen 4 Kerben 8 auf,
die dadurch gebildet sind, dass die kreisförmigen Ränder der Köpfe 2 dort spitzwinklig
aneinander stoßen.
An ihren kreisförmigen
Rändern
jeweils in einer Mitte zwischen zwei Solltrennstellen 4 weisen
die Köpfe 2 der Elemente 1 Angussstellen 9 auf,
an denen der Kunststoff zur Herstellung der Elemente 1 in
eine nicht dargestellte Spritzgießform eingespritzt worden ist.
Die Solltrennstellen 4 befinden sich immer gleich weit
von den nächsten
Angussstellen 9 entfernt. Beim Spritzgießen trifft
der Kunststoff dadurch an den Solltrennstellen 4 aufeinander,
die Solltrennstelle 4 bildet eine als Bindenaht bezeichnete
Unstetigkeitsstelle mit verschlechterter Durchmischung des Kunststoffs
und verringerter Dichte der Molekülketten des Kunststoffs. Auch
dadurch wird das gewollte Reißen
an den Solltrennstellen 4 begünstigt.
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Zum
Abtrennen eines Clips oder Elements 1 von der Kette wird
das Element 1 nach oben geknickt. Das Knicken des Elements 1 nach
oben bewirkt eine Zugspannung an der Unterseite der Solltrennstelle 4,
die aufgrund der Materialdicke an der Solltrennstelle 4 bereits
zum Einreißen
führen
kann. Die Spannung wird durch die Kerbe 7 an der Unterseite
der Solltrennstelle 4 erhöht, die eine Spannungsspitze
am Kerbgrund bewirkt. An der Oberseite stoßen die Kanten 5 der
Köpfe 2 der
benachbarten Elemente 1 gegeneinander. Die Kanten 5 bilden Stoßstellen,
die nach Art eines Gelenks wirken und eine Zugkraft an der Stoßstelle 4 verursachen,
wenn der Kopf 2 des abzureißenden Elements 1 weiter nach
oben gedrückt
wird. Der Kopf 2 bildet einen Hebelarm. Aufgrund der geschilderten
Umstände
bewirkt eine vergleichsweise niedrige Kraft, mit der der Kopf 2 des
abzureißenden
Elements 1 nach oben gedrückt wird, eine hohe Zugspannung
an der Solltrennstelle 4, die ein- und abreißt. Insbesondere wenn
das abzureißende
Element 1 nicht nur abgeknickt, sondern zusätzlich um
eine gedachte Längsachse
der von den Elementen gebildeten Kette verdreht wird, verursachen
die Kerben 8 an den Enden der Solltrennstelle 4 Spannungsspitzen,
die das Einreißen
der Solltrennstelle 4 begünstigen. Durch die in 6 zu
sehende Wölbung
der linienförmigen
Solltrennstelle 4 entfernen sich beim Knicken des abzureißenden Elements 1 nach
oben die Enden der Solltrennstelle 4 voneinander, wogegen
im Mittelbereich der Solltrennstelle 4 die kanten 5 gegeneinander
gedrückt
werden. Auch dadurch wird die Spannung im Kunststoff der Solltrennstelle 4 an
den Enden der Solltrennstelle 4 vergrößert und das Einreißen der Solltrennstelle 4 erleichtert.
Durch die erläuterte Formgebung
der Solltrennstellen 4 ist ein Abreißen von Elementen 1 von
der aus den Elementen 1 gebildeten Kette leicht und mit
geringem Kraftaufwand möglich.
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Werden
die Elemente 1 nicht nach oben geknickt ist ihre Verbindung über die
Solltrennstellen 4 verhältnismäßig stabil,
die Elemente 1 reißen
nicht versehentlich voneinander ab.