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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Förderkette eines Kettenfördersystems, insbesondere zum Transport von Stückgut und eine nach diesem Verfahren hergestellte Förderkette.
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Kettenfördersysteme sind Transfersysteme, die für den Stückguttransport, wie Dosen, Flaschen und Kartonagen aber auch für den Transport von schweren Stückgütern, wie Werkstückträgern geeignet sind. In vielen Fällen haben diese Kettenfördersysteme eine Förderkette aus Kunststoff, deren massive Einzelelemente aus einem unverstärktem Thermoplast im Spritzgießverfahren hergestellt werden.
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Eine derartige Kette mit massiven Förderkettenelementen ist beispielsweise in der
EP 1 140 672 B2 gezeigt. Die in dieser Druckschrift offenbarten gelenkig miteinander verbundenen Förderkettenelemente (Glieder) sind im Spritzgießverfahren aus einem faserverstärktem Kunststoff hergestellt, wobei der faserige Füllmaterialanteil im Bereich von 10 bis 20 Gewichtsprozent liegt. Die massive Auslegung derartiger Förderkettenelemente dient dazu, die Zugkräfte vom Kettenantrieb aufzunehmen und ein Durchbiegen zu verhindern. Zur Verbindung der einzelnen Förderkettenelemente wird ein Metallstift (Pin) durch miteinander korrespondierenden Gelenklaschen zweier benachbarter Förderkettenelemente gesteckt und dabei mit einem der Elemente verpresst, so dass beide Förderkettenelemente gelenkig miteinander verbunden sind. Die derart gebildete Förderkette läuft auf reibungsarmen Gleitleisten und wird mechanisch durch einen Antrieb in Bewegung gesetzt. Der tragende und stabile Aufbau besteht aus stranggepressten Aluminiumprofilen.
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Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass aufgrund der sehr massiven Förderkettenelemente beim Spritzgießen Lunker oder Einfallstellen auftreten können, die fertigungstechnisch nur schwierig zu beherrschen sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung ist, dass der auf eine optimale Festigkeit ausgelegte faserverstärkte Kunststoff im Hinblick auf die Gleiteigenschaften auf der Gleitführung nicht optimiert ist. So können beispielsweise Fasern an die Gleitflächen gelangen und somit die Reibung sowie den Verschluss des Kettenfördersystems deutlich erhöhen.
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In der
EP 1 593 616 B1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die einzelnen Förderkettenelemente aus zwei Komponenten gebildet sind, wobei ein Grundkörper aus einem im Hinblick auf die Reibung optimierten Material ausgeformt ist, das mit einer verformbaren, im Hinblick auf die Lagepositionierung des Stückguts optimierten Abdeckung versehen ist. Diese vergleichsweise elastische Abdeckung wird in einem Spritzgießwerkzeug hergestellt, wobei der Grundkörper in dieses eingelegt und dann teilweise umspritzt wird. Die gelenkige Verbindung erfolgt wiederum über einen Gelenkstift.
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In den Druckschriften
EP 1 311 446 B1 und
EP 0 654 426 B1 werden jeweils Förderketten erläutert, bei denen die einzelnen Förderkettenelemente wie beim zuvor beschriebenen Stand der Technik aus mehreren Komponenten bestehen, die im 2K-Spritzgießverfahren zusammengefügt werden. Auch bei diesen Varianten wird eine vergleichsweise weiche, im Hinblick auf die Lagepositionierung des Stückguts optimierte Schicht auf eine gleitoptimierte Komponente aufgebracht. Die gelenkige Verbindung erfolgt ebenfalls über Gelenkstifte.
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Eine ähnliche Lösung ist in der
US 2008/0099312 A1 gezeigt. Diese offenbart ein Verfahren, bei dem die einzelnen Förderkettenelemente durch Spritzgießen hergestellt werden. In einem folgenden Arbeitsgang werden diese massiven Förderkettenelemente mittels eines Lasers strukturiert und dann über Gelenkstifte gelenkig miteinander verbunden. Diese Förderketten zeigen die gleichen Nachteile wie der eingangs beschriebene Stand der Technik.
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In der
JP 210163239 (A) ist ein nicht gattungsgemäßer Kettenförderer gezeigt bei dem metallische Kettenglieder mit Kunststoffelementen versehen sind.
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Ein Nachteil des vorbeschriebenen Standes der Technik besteht darin, dass ein erheblicher Montageaufwand erforderlich ist, um die Förderkette aus den einzelnen Förderkettenelementen auszubilden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Förderkette und eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Förderkette zu schaffen, die bei verbesserter Fertigungspräzision einen verringerten Montageaufwand ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf die Förderkette durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die mit dem Verfahren herzustellende Förderkette hat eine Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Förderkettenelementen, die zumindest abschnittsweise im Spritzgießverfahren hergestellt sind. Erfindungsgemäß erfolgt in einem Verfahrensschritt das Stanzen und Biegen (Stanzbiegen) eines metallischen Skelettteils, an dem vorder- und rückseitig zueinander korrespondierende Gelenklaschen ausgebildet sind.
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Dieses Skelettteil wird in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit einem Thermoplast derart umspritzt, dass die Gelenklaschen im Wesentlichen frei bleiben. Der so entstandene Rohling wird nach dem Abkühlen aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen und zum Förderkettenelement fertig bearbeitet. Dabei oder in einem sich anschließenden Montageschritt werden zwei derartige Förderkettenelemente entlang der korrespondierenden Gelenklaschen miteinander verbunden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn diese Fertigbearbeitung durch Stanzbiegen erfolgt, wobei die Gelenklaschen in ihre vorbestimmte Form gebracht werden.
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Eine ganz besonders einfache Fertigung erhält man, wenn vier Skelettteile abschnittsweise aus einem Stanzstreifen freigestanzt und dann sozusagen mit diesem Stanzstreifen als Transportvorrichtung in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und gleichzeitig umspritzt werden. Beim Fertigbearbeiten werden dann die Skelettteile vereinzelt.
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Der Materialaufwand beim Stanzen und die Zykluszeit beim Spritzgießen ist minimal, wenn beispielsweise vier Skelettteile kreuzartig zueinander angeordnet sind und entlang schmaler Gelenklaschen zusammenlaufen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat eine Gelenklasche eine Ausnehmung, durch die zur Bildung eines Gelenks eine schmale Gelenklasche am anderen Förderkettenelement durchgesteckt und umgebogen wird.
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Der Fertigungsaufwand wird weiter verringert, wenn die Skelettteile aus einem Lochblechstreifen ausgestanzt werden, wobei die seitlichen Lochreihen zur Positionierung und zum Transport von der Stanzbiegemaschine zum Spritzgießwerkzeug dienen können. Prinzipiell ist es auch möglich den gestanzten Lochblechstreifen als Rollenmaterial zwischen zu lagern und von dieser Rolle zum Spritzgießwerkzeug zu führen.
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Die nach dem Verfahren hergestellte Förderkette hat ein Förderkettenelement mit einem metallischen Skelettteil, das mit einem tribologisch optimierten Material, beispielsweise POM umspritzt ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt eines Förderkettenelementes 1 einer Förderkette;
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2 eine Prinzipdarstellung zweier gelenkig miteinander verbundener Förderkettenelemente und
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3 das Umspritzen eines Skelettteils eines Förderkettenelementes gemäß den 1 oder 2.
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1 zeigt einen stark schematisierten Querschnitt eines Förderkettenelementes 1. Dieses hat ein Skelettteil 2, das mit einem tribologisch optimiertem Material, beispielsweise Polyoxymethylen (POM) umspritzt ist, so dass durch diese Hülle 4 die eigentlichen Außenkontur des Förderkettenelementes ausgebildet ist. Gemäß 1 hat das Förderkettenelement 1 quer zur Förderrichtung (senkrecht zur Zeichenebene in 1) gesehen ein Basisteil 6, das eine Auflagefläche 8 für das Stückgut bildet. Dabei können beispielsweise auf der Auflagefläche 8 Aufnahmen zur Lagepositionierung des Stückguts vorgesehen sein. Vom Basisteil 6 weg nach unten erstrecken sich Führungsstege 10, 12, mit denen die Förderkette und damit die Förderkettenelemente 1 entlang einer Gleitführung abgleiten.
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Wie in 1 dargestellt, ist das Skelettteil 2 entsprechend dieser Geometrie ausgeführt, d. h., innerhalb des Basisteils 6 erstreckt sich ein Flachstück 14, von dem nach unten, in die Führungsstege 10, 12 hinein Laschen 16, 18, 20, 22 abgewinkelt sind. In der Schnittdarstellung gemäß 1 nicht sichtbar sind Gelenklaschen 24, 26 (gestrichelt angedeutet in 1) die an die entsprechenden Laschen 16, 18 bzw. 20, 22 angebunden sind und die sich senkrecht zur Zeichenebene aus dem Förderkettenelement 1 oder genauer gesagt aus dem Führungssteg 10, 12 heraus erstrecken. Durch die beiden Laschen 16, 18 und das Flachstück 14 wird dem Förderkettenelement 1 eine hohe Steifigkeit verliehen, während die Hülle 4 die optimalen Gleiteigenschaften gewährleistet. 2 zeigt eine Seitenansicht zweier miteinander verbundener Förderkettenelemente 1a, 1b. Man erkennt in dieser Darstellung, dass das Skelettteil 2 dreidimensional gebogen ist. Das oben liegende, mit Ausnehmungen versehene Flachstück 14 verläuft in etwa parallel zur Auflagefläche 8. Aus der Ebene des Flachstücks 14 sind die Laschen 16, 18, 20, 22 herausgebogen, wobei bei dieser Darstellung nur die Laschen 18 sichtbar sind.
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Das Flachstück 14 des Skelettteils 2 geht in Anbindungsstege 28, 30 über, an denen die beiden oben angedeuteten Gelenklaschen 24, 26 ausgebildet sind, die sich seitlich aus dem Führungssteg 10 heraus erstrecken. An diesem sind unten in 1 und 2 Gleitschuhe 32, 34 ausgebildet, entlang denen das Förderkettenelement 1 auf der Gleitführung geführt ist. Wie in 2 dargestellt ist, sind die beiden Gelenklaschen 24, 26 derart profiliert, dass sie beim montieren gelenkig miteinander in Wirkverbindung gebracht werden, so dass ein Schwenkgelenk 36 ausgebildet wird, das ein Relativverschwenken der Förderkettenelemente 1 ermöglicht.
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Eine Möglichkeit zur Ausbildung dieses Schwenkgelenks 36 wird anhand 3 erläutert. Diese zeigt stark schematisiert ein Spritzgießwerkzeug 38, in dem das Skelettteil 2 mit der Hülle 4 umspritzt wird. Dabei wird allerdings nicht ein einziges Skelettteil 2 umspritzt sondern 4 Skelettteile 2a, 2b, 2c, 2d. Diese sind als Stanzbiegeteile ausgeführt, wobei das Stanzbiegen mittels eines ersten Stanzwerkzeugs erfolgt und die anhand der 2 und 3 erläuterte dreidimensionale Skelettteilstruktur ausgebildet wird. Die vier Skelettteile 2a, 2b, 2c, 2d werden durch einen Stanzbiegevorgang aus einem Lochblechstreifen 40 freigestanzt. Dabei sind die Skelettteile kreuzförmig zueinander angeordnet und über schmal ausgeführte Gelenklaschen 26a, 26b, 26c, 26d zentral verbunden. Die Verbindung an die Randbereiche des Lochblechstreifens 40 erfolgt über die breiteren Gelenklaschen 24b, 24d, die in der Ansicht nach 3 in Vertikalrichtung verlaufen. Über die beiden anderen breiteren Gelenklaschen 24a erfolgt eine Verbindung zu einem benachbarten Skelettteilkreuz 42, das aus dem Lochblechstreifen 40 freigestanzt ist. Das Material des Lochblechstreifens wird im Hinblick auf die geforderte Steifigkeit und die Bearbeitbarkeit (Stanzen, Biegen) ausgewählt.
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Zum Umspritzen wird der Lochblechstreifen 40 in das geöffnete Spritzgießwerkzeug 38 gefördert und über Positionierstifte lagepositioniert, die die Löcher 46 des Lochblechstreifens 40 durchsetzen. Auf diese Weise ist die Relativpositionierung des Skelettteilkreuzes 42 innerhalb der Kavität 46 des Spritzgießwerkzeugs 38 sehr einfach.
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Nach dem Einspritzen der Kunststoffkomponente, beispielweise POM in die Kavität 46 und einer Abkühlphase sowie dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs 38 wird der Lochstreifen 40 um eine Elementbreite 42 aus dem Spritzgießwerkzeug 38 herausgefahren, so dass das nächste Skelettteilkreuz 52 in der Kavität 46 angeordnet ist und zum Umspritzen bereit ist. Das umspritzte Skelettteilkreuz 42 (siehe 3) wird dann einer weiteren Stanzbiegestation zugeführt und dort vereinzelt. Des Weiteren wird die in 2 dargestellte Gelenkkontur der Gelenklaschen 24, 26 ausgebildet. Beim konkreten Ausführungsbeispiel haben die breiteren Gelenklaschen 24a, 24b, 24c, 24d jeweils einen Durchbruch 48, dessen Breite derjenigen der schmaleren Gelenklasche 26 entspricht, die mit einem Schlitz 50 versehen ist, so dass zwei Gelenkabschnitte ausgebildet werden. Wie in 2 dargestellt, wird die schmale geschlitzte Gelenklasche 24 durch den jeweils benachbarten Durchbruch der breiten Gelenklasche 24 hindurch gesteckt und umgebogen, so dass das Schwenkgelenk 36 gemäß 2 ausgebildet ist.
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Mit dem Einsatz des metallischen Skelettteils, das gleichzeitig als Verbindungsstück zwischen den Förderkettenelementen fungiert, wird dem Bauelement eine sehr hohe mechanische Stabilität verliehen. Darüber hinaus werden durch das Skelettteil die beim Stand der Technik problematischen dickwandigen Bauteilbereiche reduziert, so dass auch die Lunkerbildung verringert und darüber hinaus Material eingespart werden kann. Durch die Anbindung des weitestgehend frei gestanzten Skelettteils 40 an dem Lochblechstreifen wird die Positionierung und die Fixierung im Spritzgießwerkzeug 38 wesentlich vereinfacht. Gleichzeitig sind die Skelettteile nach dem Spritzgießen definiert gelagert und können zur weiteren Verarbeitung ausgestanzt werden. Der beim Stand der Technik erforderliche zusätzliche Montageschritt zum Einsetzen des Metallstifts entfällt.
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Durch das gleichzeitige Einspritzen mehrerer Skelettteile 2 wird die Zykluszeit deutlich verkürzt, so dass die Fertigungskosten minimal sind. Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung des metallischen Skelettteils besteht darin, dass die Förderkettenelemente mit sehr hoher Präzision gefertigt werden können, so dass die Kettenführung und auch die Reibungsverluste beim Abgleiten und Verschwenken der Elemente minimal sind und so die Verlustleistung entsprechend verringert ist.
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Zur Umsetzung der Erfindung wird eine Stanzmaschine mit zwei Stanzwerkzeugen für die Vor- und Nachbehandlung des Blechstreifens sowie eine Spritzgießmaschine mit Spritzgießwerkzeug 38 benötigt. Der Lochblechstreifen kann nach dem ersten Stanzbiegeschritt aufgewickelt und später dem Spritzgießwerkzeug 38 zugeführt werden. Das Umspritzen im Spritzgießwerkzeug erfolgt dabei mit dem erwähnten tribologisch optimierten Material, vorzugsweise ungefülltes POM. Nach dem Spritzgießen werden dann die Förderkettenelemente durch einen weiteren Stanzbiegevorgang vereinzelt und die Gelenklaschen 24, 26 ausgeformt und miteinander in Wirkverbindung gebracht. D. h., die gelenkige Verbindung erfolgt ohne den Einsatz zusätzlicher Bauelemente, wie beispielsweise die eingangs genannten Gelenkstifte.
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Offenbart ist ein Verfahren zum Herstellen einer Förderkette und ein nach einem derartigen Verfahren hergestelltes Förderkettenelement, wobei ein metallisches Skelettteil in eine Hülle aus vorzugsweise tribologisch optimiertem Kunststoff eingebettet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Förderkettenelement
- 2
- Skelettteil
- 4
- Hülle
- 6
- Basisteil
- 8
- Auflagefläche
- 10
- Führungssteg
- 12
- Führungssteg
- 14
- Flachstück
- 16
- Lasche
- 18
- Lasche
- 20
- Lasche
- 22
- Lasche
- 24
- Gelenklasche
- 26
- Gelenklasche
- 28
- Verbindungssteg
- 30
- Verbindungssteg
- 32
- Führungsschuh
- 34
- Führungsschuh
- 36
- Schwenkgelenk
- 38
- Spritzgießwerkzeug
- 40
- Lochblechstreifen
- 42
- Skelettteilkreuz
- 44
- Positionierstift
- 46
- Loch
- 48
- Durchbruch
- 50
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1140672 B2 [0003]
- EP 1593616 B1 [0005]
- EP 1311446 B1 [0006]
- EP 0654426 B1 [0006]
- US 2008/0099312 A1 [0007]
- JP 210163239 A [0008]
