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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Federplatinen mit
Federzungen, bei welchem die Zungen durch einen in das Platinenmaterial eingestanzten
U-Schlitz hergestellt werden.
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Für bestimmte
Anwendungszwecke ist ein genau bemessener Spalt zwischen der Stirnseite
der Zunge und der Restplatine zum Beispiel in der Größenordnung
von 50 μm
bei einem Toleranzbereich von +/– 5 μm notwendig.
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Die
Erzeugung des Spaltes kann grundsätzlich mit Laserverfahren erfolgen.
Diese Verfahren sind jedoch relativ kostenintensiv, erfordern vergleichsweise
lange Bearbeitungszeiten und führen nicht
zu der erforderlichen Genauigkeit. Außerdem ist wegen des bei diesem
Verfahren entstehenden Grates eine aufwändige Nachbearbeitung erforderlich.
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Ferner
geeignet sind grundsätzlich Ätzverfahren,
deren Anwendung jedoch durch die Materialstärke begrenzt ist. Bei stärkeren Platinen
ist die Herstellung von eng tolerierten Spalten mit einer Breite von
50 μm praktisch
nicht erreichbar.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von Federplatinen mit ausgestanzten Federzungen
zu schaffen, bei welchem in wirtschaftlicher Weise Platinen mit
exakt bemessener und eng tolerierter Spaltbreite und vergleichsweise
dicken Materialstärken,
bei welchen z. B. das Material bis zu 10-mal stärker als die Spaltbreite ist,
herstellbar sind und bei welchem die oben erläuterten Nachteile vermieden
werden.
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Gelöst wird
diese Aufgabe nach dem Grundgedanken der Erfindung durch eine Verfahren
gemäß Patentanspruch
1.
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Das
Gleitschleifen dient üblicherweise
dem Verrunden und Entgraten von Kanten sowie der Oberflächenbearbeitung
von Werkstücken.
Bei diesem Verfahren werden die zu bearbeitenden Werkstücke zusammen
mit Schleifkörpern,
sogenannten Chips, und einem Zusatzmittel in wässriger Lösung, auch Compound genannt,
als Schüttgut
in einen Arbeitsbehälter
gegeben. Durch eine oszillierende oder rotierende Bewegung des Arbeitsbehälters entsteht eine
Relativbewegung zwischen Werkstück
und Schleifkörpern,
die zu einem Materialabtrag des Werkstückes führt.
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Mit
dem Gleitschleifverfahren können
zwar die Oberflächen
und auch die Kanten von Werkstücken
bearbeitet werden. Dagegen ist es nicht möglich, benachbarte Kanten mit
engem Abstand, die sich in der Ebene des Werkstücks befinden, z. B. parallele
Schlitze, zu bearbeiten, weil in diesem Fall kein Abtrag durch die
Schleifkörper
erfolgt.
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Um
das an sich bekannte Gleitschleifverfahren für eine derartige Bearbeitung,
nämlich
die Kantenbearbeitung von aus Federplatinen ausgestanzten Federzungen
zur gezielten Erzeugung eng tolerierter Spalte, verfügbar zu
machen, wird das Verfahren gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen. Dieses Verfahren sieht folgende Schritte vor:
- 1. Aus dem Federplatinenmaterial wird eine
Zunge ausgestanzt.
- 2. Die Zunge wird aus der Ebene des Platinenmaterials aufgestellt.
- 3. In dieser Position wird die Zunge arretiert.
- 4. Federplatinen mit aufgestellten und arretierten Zungen werden
nach dem bekannten Gleitschleifverfahren als Schüttgut zusammen mit Schleifkörpern und
einem flüssigen
Zusatzmittel in einen Arbeitsbehälter
gegeben, welcher zur Erzeugung einer Strömung im Behälterinnern in Drehung oder Schwingung
versetzt wird.
- 5. Nach einer definierten Bearbeitungszeit, vorzugsweise bei
Kontrolle der Spaltbreite, werden die Federplatinen dem Behälter entnommen.
- 6. Die Zungen werden in ihre Ausgangslage zurückgeführt.
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Bei
dieser Verfahrensweise wird vor allem das Material an den Stirnflächen der
aufgestellten Zungen abgetragen, so dass sich eine genau dosierbare
Spaltbreite zwischen der Zungenstirnfläche und der Restplatine ergibt.
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Um
dies sicherzustellen, ist es nach dem Vorschlag gemäß Anspruch
2 vorteilhaft, wenn die maximale Aufstellhöhe der Zungen, also der senkrechte
Abstand der Zungenstirnflächen
von der Restplatine, der mittleren Stärke der Gleitschleifkörper entspricht.
Bei bekannten Gleitschleifverfahren können die Schleifkörper sehr
unterschiedliche Formen und Stärken
zwischen 1 und 80 mm haben. Für
das erfindungsgemäße Verfahren
eignen sich Schleifkörper
mit einer mittleren Stärke
von 2 bis 12 mm.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
lassen sich weitgehend unabhängig
von der Platinenstärke
Spaltbreiten in der Größenordnung
von 50 μm bei
einem Toleranzbereich von +/– 5 μm herstellen.
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Die
Arretierung der aufgestellten Zungen kann in unterschiedlicher Weise
erfolgen.
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Nach
dem Vorschlag gemäß Anspruch
3 wird in den Zwischenraum zwischen der aufgestellten Zunge und
der Restplatine ein Steg eingebracht, der gemäß Anspruch 4 ein Drahtbügel oder
ein Blechstreifen sein kann, welcher beidseitig der Zunge Abköpfungen
aufweist, welche zur Lagefixierung in diesen entsprechende, in der
Restplatine vorgesehene Aufnahmen eingreifen.
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Zur
Herstellung der elastisch federnden Zunge wird gemäß Anspruch
5 vorgeschlagen, die Federplatine in einer Stanzfolge mit zwei Freischnitten und
einem die Freischnittenden verbindenden abfalllos gestanzten Schlitz
zu versehen.
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Vorzugsweise
ist dieser Schlitz gemäß Anspruch
6 U-förmig,
wobei die Freischnitte parallel zueinander verlaufen.
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Andere
Gestaltungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 7, 8 und 9.
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Nach
einem weiteren Vorschlag gemäß Anspruch
10 lässt
sich eine besonders vorteilhafte Arretierung der aufgestellten Zungen
realisieren. Hiernach werden in Teilbereichen der Freischnitte abfalllose
Scherschnitte erzeugt, mit deren Scherflächen die aufgestellte Zunge
während
des Gleitschleifens arretiert wird. Nach Entnahme der Federplatine
aus dem Arbeitsbehälter
wird der Arretierbereich mit den Scherflächen zur Erzeugung eines durchgehenden Freischnitts
durch Stanzen, Lasern oder dergleichen Verfahren entfernt.
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Das
Gleitschleifverfahren bedingt, dass nicht nur an den senkrechten
Schnittflächen
der Zungen beziehungsweise der Restplatine, sondern auch an den
Kanten ein Materialabtrag erfolgt, so dass eine gewisse Verrundung
eintritt. Falls dies vermieden werden soll, wird gemäß Anspruch
11 vorgeschlagen, die Federplatinen im Bereich der Stanzschnitte, insbesondere
im Bereich der Zungenenden, zur Erzeugung scharfer Kanten vor dem
Gleitschleifprozess partiell abzudecken. Diese Abdeckung ist selbstverständlich nach
Beendigung des Bearbeitungsverfahrens zu entfernen.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens eignen sich Vorrichtungen nach der aus
DE 10 2005 047 303 A1 bekannten
Art mit einer rotierenden Trommel, in welcher durch die Rotation
der Trommel oder, wie mit Anspruch 12 vorgeschlagen, des Trommelbodens eine
Zirkulationsströmung
im Trommelinnern erzeugt wird, die zu dem gezielten Materialabtrag
an den Zungenenden der Federplatine führt.
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Anhand
von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen ist das erfindungsgemäße Verfahren
nachstehend im Einzelnen erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 Aufsicht
auf eine Federplatine mit ausgestanzter Zunge,
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2 Schnitt
längs der
Linie II. in 1,
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3 Schnitt
entsprechend 2 mit aufgestellter Zunge und
Schleifkörpern,
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4 bis 9 Aufsicht
verschiedener Federplatinen,
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10 Aufsicht
gemäß 9 mit
eingebrachtem Stift zum Aufweiten des Spaltes,
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11 Teilaufsicht
einer Federplatine mit montiertem Drahtbügel zwischen Zunge und Platine,
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12 Schnitt
längs der
Linie XII-XII in 11,
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13 Schnitt
längs der
Linie XIII-XIII in 11,
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14 Teilaufsicht
einer Platine mit eingebrachtem Blechstreifen zum Aufstellen der
Federzunge,
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15 Schnitt
längs der
Linie XV-XV in 14,
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16 Teilaufsicht
einer Platine mit ausgestanzter Zunge nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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17 Aufsicht
gemäß 16 nach
Bearbeitung,
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18 vergrößerter Schnitt
längs der
Linie XVIII-XVIII in 16,
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19 vergrößerter Teilschnitt
längs der
Linie XIX-XIX in 16 bei aufgestellter Zunge,
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20 Untenansicht
einer Platine mit ausgestanzter Zunge und Abdeckung,
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21 Schnitt
längs der
Linie XXI-XXI in 20 mit aufgestellter Zunge und
Gleitschleifkörpern,
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22 Schnitt
entsprechend 21 nach Beendigung des Bearbeitungsverfahrens
und
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23 vergrößertes Detail
A in 22.
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Anhand
der 1 bis 3 ist die Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens
veranschaulicht.
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Zur
Erzeugung einer Federzunge 11 werden in eine Federplatine 10 ein
hier U-förmiger
Scherschnitt 12 und an seine Enden anschließend abfallbehaftete
Freischnitte 13 eingebracht. Im Bereich des Scherschnittes 12 entsteht
zwischen den benachbarten Rändern 10a von
Platine 10 und 11a der Zunge ein eng bemessener
Spalt, wobei die Freischnitte 13 für die notwendige Flexibilität der elastisch
federnden Zunge 11 im Bereich der Zungenwurzel 11b sorgen.
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Zur
erfindungsgemäßen Bearbeitung
der Federplatine 10 ist die Zunge 11 aus der in 2 dargestellten
Ausgangsposition in die in 3 veranschaulichte
aufgestellte Position zu bringen. Federplatinen 10 mit
aufgestellten Federzungen 11 werden zusammen mit Schleifkörpern K
und nicht dargestellten wässrigen
Zusatzmitteln in einen Arbeitsbehälter eingebracht, der in Rotation
beziehungsweise Vibration versetzt wird. Infolge der hierdurch entstehenden Relativbewegung
zwischen den Federplatinen und den Schleifkörpern wird vor allem an der
exponierten Zunge 11, nämlich
der im Spaltbereich gelegenen Stirnfläche 11a, ein verstärkter Materialabtrag
bewirkt, der je nach Bearbeitungsdauer zu einer Vergrößerung des
zwischen Zunge 12 und Restplatine 10 gebildeten
Spalten sowie einer Verrundung beziehungsweise Einebnung der Kanten
führt.
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Versuche
haben ergeben, dass nur dann ein ausreichender Materialabtrag erreicht
wird, wenn die verwendeten Gleitschleifkörper K durch den zwischen der
ausgestellten Zunge 11 und der Restplatine 10 gebildeten
Zwischenraum hindurchlaufen können,
wenn also der Abstand des Endes der aufgestellten Zunge 11 von
der Restplatine 10 mindestens der Schleifkörperstärke entspricht.
Wird diese Bedingung nicht erfüllt,
nimmt die Abtragswirkung in erheblichem Maße ab, wobei bei angelegter
Zunge, wie die in 2 dargestellt ist, nahezu kein
Materialabtrag stattfindet.
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Da
der Abstand der Zunge 11 von der Platinenebene in Richtung
auf die Zungenwurzel 11b und damit der Querschnitt der
Durchtrittsöffnung
kontinuierlich abnimmt, können
in diesem Bereich keine Schleifkörper
K hindurchtreten, was dazu führt,
dass der Materialabtrag an den Zungenseiten kontinuierlich abnimmt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich zur Bearbeitung von unterschiedlich gestalteten Federplatinen,
wie diese beispielhaft mit den 4 bis 10 veranschaulicht
sind.
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Die
Federplatine gemäß 4 entspricht
der in den 1 bis 3 dargestellten.
Bei der Federplatine gemäß 5 schließt sich
an die Freischnitte 23 zur Bildung der Federzunge 21 anstelle
eines U-förmigen
Scherschnittes ein kreisbogenförmiger Scherschnitt
an.
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Bei
der Federplatine 30 in 6 ist zur
Bildung der Federzunge 31 ein etwa V-förmiger Scherschnitt 32 gestanzt,
an welchen sich hier unter einem Winkel von 90 Grad zueinander verlaufende
Freischnitte 33 anschließen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 7 ist
der Scherschnitt zur Bildung der Federzunge 41 in zwei
Teilschnitte 42a und 42b aufgeteilt, die jeweils
in den Freischnitten 43 enden.
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In
seiner einfachsten, in 8 veranschaulichten Form kann
in eine Federplatine 50 nur ein Scherschnitt 52,
der in einen Freischnitt 53 mündet, zur Bildung von zwei
Federzungen 51a und 51b eingebracht werden.
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Auch
eine lineare Anordnung von Scherschnitten 62 und Freischnitten 63 in
einer Platine 60 ist, wie 9 zeigt,
denkbar. Hierbei bilden die durch die Scherschnitte 62 getrennten
Bereiche Federzungenelemente 61a und 61b. Um deren
benachbarte Stirnflächen
eines Gleitschleifbearbeitung unterwerfen zu können, werden die Federzungenbereiche 61a, 61b mittels
eines Schwertstiftes 65 geringfügig aufgeweitet.
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Mit
den 11 bis 19 sind
verschiedene Vorrichtungen beziehungsweise Maßnahmen zum Aufstellen der
Federzungen 11 für
die Ausführungsbeispiele
nach den 4 bis 8 veranschaulicht.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 11 bis 13 ist
ein Drahtbügel 70 vorgesehen,
der quer zur Längsrichtung
der Federzunge 11 etwa in der Mitte der Freischnitte 13 eingelegt
wird. Seine abgebogenen Enden 71 greifen hierbei in Aufnahmen 14 der
Federplatine 10 ein, wodurch der Bügel 70 während des
Bearbeitungsprozesses festgelegt ist.
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Anstelle
eines Drahtbügels
ist als weiteres Ausführungsbeispiel
gemäß 14 und 15 ein Blechstreifen 80 vorgesehen,
der in gleicher Weise wie der Bügel 70 anzubringen
ist. Anstelle von abgebogenen Enden 71 weist dieser durch
Einprägungen 82 erzeugte
Noppen auf, welche zur Lagesicherung in die Aufnahmen 14 eintauchen.
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Ein
Nachteil dieser Zungenarretierungen ist, dass der Bügel 70 beziehungsweise
der Blechstreifen 80 Bereiche der Platine 10 abdecken,
welche keinem Materialabtrag unterworfen sind. Dieser Nachteil wird
mit der anhand der 16 bis 19 erläuterten
Verfahrensweise vermieden.
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Wie
mit 16 angedeutet ist, werden anstelle durchgehender
Freischnitte nur die Bereiche 93 und 94 freigeschnitten,
wobei zwischen diesen Bereichen zunächst nur ein abfallloser Scherschnitt 95 erzeugt
wird. Hierdurch verbleibt zwischen den Bereichen 93 und 94 ein
Materialrest 96. Nach Auslenken der Federzunge 91 aus
der Ebene der Federplatine 90 stützt sich diese an den durch
das Scherschneiden entstandenen, unebenen Bruchflächen 90b, 91b beziehungsweise
den Stanzeinzügen
mit Glattschnittbereich 90a, 91a ab, so dass die
Federzunge 91 in aufgestellter Position arretiert ist.
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Nach
Beendigung des Gleitschleifens und Herausnahme der Platine aus dem
Arbeitsbehälter sind
die Restmaterialien 96 zum Beispiel durch Stanzen oder
Lasern zu entfernen, so dass die Zunge 91 ungehindert ausgelenkt
werden kann.
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Wie
bereits eingangs erwähnt,
führt das
erfindungsgemäß angewandte
und modifizierte Gleitschleifen nicht nur zu einem Materialabtrag
an den exponierten Stellen der Federzunge beziehungsweise der Federplatine
sondern auch zu einer Kantenverrundung.
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Dies
kann, wie mit den 20 bis 23 veranschaulicht,
dadurch vermieden werden, dass zum Beispiel im Bereich des Scherschnittes 12 eine Maske 11 an
der Platine 10 angebracht wird. Diese Maske verhindert,
dass die der Maske benachbarte Kante 10b verrundet wird,
also scharfkantig ausgebildet bleibt. Solche Masken können an
beliebigen Schnittbereichen angebracht werden.
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Nach
Beendigung des Gleitschleifens sind die Masken ähnlich wie die die Zungen 11 arretierenden
Drahtbügel 70 bzw.
Blechstreifen 80 zu entfernen.
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- 10
- Federplatine
- 10a
- Ränder
- 10b
- Kante
- 11
- Federzunge
- 11a
- Ränder
- 11b
- Zungenwurzel
- 12
- Scherschnitt
- 13
- Freischnitt
- 14
- Aufnahme
- 20
- Federplatine
- 21
- Federzunge
- 22
- Scherschnitt
- 23
- Freischnitt
- 30
- Platine
- 31
- Federzunge
- 32
- Scherschnitt
- 33
- Freischnitt
- 40
- Federplatine
- 41
- Federzunge
- 42a
- Scherschnitt
- 42b
- Scherschnitt
- 43
- Freischnitt
- 50
- Federplatine
- 51a
- Federzunge
- 51b
- Federzunge
- 52
- Scherschnitt
- 53
- Freischnitt
- 60
- Federplatine
- 61a
- Zungenbereich
- 61b
- Zungenbereich
- 62
- Scherschnitt
- 63
- Freischnitt
- 64
- Durchbruch
- 65
- Schwertstift
- 70
- Drahtbügel
- 71
- Abkröpfung
- 80
- Blechstreifen
- 81
- Noppen
- 82
- Einprägung
- 90
- Federplatine
- 90a
- Stanzeinzug
mit Glattschnittbereich
- 90b
- Bruchfläche
- 91
- Federzunge
- 91a
- Stanzeinzug
mit Glattschnittbereich.
- 91b
- Bruchfläche
- 92
- Scherschnitt
- 93
- Freischnitt
- 94
- Freischnitt
- 95
- Scherschnitt
- 96
- Restmaterial
- 100
- Abdeckungsmaske
- K
- Schleikörper