DE102016103355B9

DE102016103355B9 - Verfahren zur Herstellung eines T-Korken mit einer Kindersicherung und T-Korken mit Kindersicherung

Info

Publication number: DE102016103355B9
Application number: DE102016103355.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: DE102016103355B3

Abstract

Die Erfindung betrifft T-Korken mit partiell ausgeführten Hinterschnitten und axialem und in Drehrichtung vorhandenem Formschluss zwischen scheibenförmigem Bauteil und Stopfen mit einer Kindersicherung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von T-Korken mit einer Kindersicherung, die aus einem scheibenförmigen Bauteil und einem an dasselbe angeformten Stopfen aus schäumbarem Kunststoff bestehen. Mit dem Verfahren werden partielle Hinterschnitte am scheibenförmigen Bauteil ausgeführt, die beim Ausschäumen mit Kunststoff gefüllt werden und in axialer und in Drehrichtung Formschluss erzeugen. Die Erfindung betrifft ebenso die Verwendung der T-Korken mit einer Kindersicherung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von T-Korken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wobei die T-Korken zum Verschluss von Flaschen geeignet sind und eine Kindersicherung haben. Die Erfindung betrifft ebenso die nach dem Verfahren hergestellten T-Korken mit einer Kindersicherung und deren Verwendung.
Allgemein bekannt sind die als Korken bezeichneten Stopfen in einer im Wesentlichen zylindrischen Form aus dem Werkstoff Korkeiche.
Es ist auch bekannt, solcher Art Stopfen aus schäumbarem Kunststoff zu erzeugen. In DE 100 12 394 A1 sind ein solcher Stopfen und das Herstellungsverfahren dafür vorgeschlagen.
Ebenso bekannt sind die so genannten T-Korken, bei denen am eigentlichen Stopfen ein scheibenförmiges Bauteil angeordnet ist, das sich außerhalb der zu verschließenden Öffnung befindet und als Handhabungs- und Kennzeichnungsmittel verwendet wird. Bei dieser Bauform kann der Stopfen leicht zum erneuten Verschluss verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der Bauform des T-Korken besteht darin, dass es keines Korkenziehers bedarf, um ihn zu entfernen.
Bei den bekannten T-Korken besteht das scheibenförmige Bauteil zumeist aus dem Werkstoff Holz oder es ist ein Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Soweit ein solcher T-Korken mit einem Stopfen aus Korkeiche verbunden werden muss, kann nur eine stoffschlüssige Verbindung ausgeführt werden. Damit geht jedoch die Gefahr einher, dass die den Stoffschluss herstellenden Mittel in die Korkeiche einwandern und den Geschmack oder andere Eigenschaften des Gefäßinhalts negativ beeinflussen.
In DE 810 928 B ist deshalb eine kraftschlüssige Halterung für den Stopfen im Griffstück vorgeschlagen. Um dies zu erreichen, werden im Griffstück zahnähnliche Gebilde ausgeformt, zwischen deren Spitzen der Stopfen eingeklemmt wird. Die Qualität einer solchen Verbindung ist vor allem vom Werkstoff des Stopfens abhängig.
Seit einigen Jahren ist bekannt, dass Korkeiche durch schäumbare thermoplastische Kunststoffe substituiert werden kann. Damit besteht die Möglichkeit, den eigentlichen Stopfen direkt mit dem scheibenförmigen Bauteil zu verbinden.
Bei der Herstellung dieser T-Korken wird das scheibenförmige Bauteil vorgefertigt und dann in eine Spritzgussform eingelegt. Der schäumbare Kunststoff füllt nach dem Einspritzen in die Form den verbliebenen Hohlraum aus und es entsteht eine feste Verbindung zwischen dem scheibenförmigen Bauteil und dem aus dem schäumbaren Kunststoff bestehenden Stopfen.
Es hat sich gezeigt, dass die auf diese Weise erzeugten Verbindungen eine geringe Festigkeit haben. Besteht das scheibenförmige Bauteil beispielsweise aus Holz und wird die Verbindung zum Stopfen als zylindrische Bohrung ausgeführt, kann es beim Drehen oder Ziehen des Stopfens zur Ablösung kommen.
Um die Kontaktfläche zu vergrößern, werden deshalb die Bohrungen im Bereich des Bohrungsgrundes erweitert, indem mit einem geeigneten Werkzeug eine Formhinterschneidung erzeugt wird. Beim Ausschäumen einer solchen Bohrung entsteht am Stopfen ein Kragen, so dass beim axialen Ziehen des T-Korken Formschluss besteht und der Stopfen entfernt werden kann. Wird jedoch das scheibenförmige Bauteil gedreht, kann die Verbindung zwischen dem ausgeschäumten Kunststoff und der Oberfläche der hinterschnittenen Bohrung zerstört werden. Das scheibenförmige Bauteil dreht sich dann, ohne dass der Stopfen sich bewegt.
Da die scheibenförmigen Bauteile gewöhnlich durch spanende Formgebung erzeugt werden, bereitet die hinterschnittene Bohrung für die Fertigung Probleme. Die Bearbeitung der Außenkontur in einer vollautomatisch arbeitenden Einrichtung und die gleichzeitige Herstellung der konzentrischen Bohrung bereiten keine Schwierigkeiten. Um in die Bohrung den Hinterschnitt einzubringen, muss allerdings der den Bohrer tragende Arbeitsschlitten sehr weit zurück, eventuell auch zur Seite, gefahren werden. Erst dann kann ein weiterer Arbeitsschlitten mit einem Werkzeug in den Arbeitsbereich eingefahren werden, das den Hinterschnitt ausführt. Die Dauer der gesamten Arbeitszyklen ist erhöht.
Es besteht ferner eine Abhängigkeit der erzeugten Verbindung von der Oberflächengüte des scheibenförmigen Bauteils im Bereich der Bohrung einerseits und der Menge des eingespritzten ausschäumenden Kunststoffs andererseits. Zunächst hängt die Qualität der Oberfläche von der Art des Werkstoffes und der Schärfe der Werkzeuge ab. Wird außerdem bei Verwendung scharfer Werkzeuge in der Bohrung eine zu glatte Oberfläche erzeugt, kann sich der Kunststoff ebenfalls nicht ausreichend verankern. Wird eine zu geringe Menge Kunststoff eingespritzt, verankert sich dieser nur ungenügend mit der Oberfläche der Bohrung. Ein fester Sitz ist jedoch ein wichtiges Qualitätskriterium. Dies ist im Stand der Technik nur erreichbar durch die Schaffung einer großen Oberfläche im Inneren des scheibenförmigen Bauteils und einer ausreichend großen Einspritzmenge an schäumbarem Kunststoff, was die Stopfen erheblich verteuert.
Von Behältnissen, deren Öffnungen mit Schraubverschlüssen ausgestattet sind, sind so genannte Originalitäts- und auch Kindersicherungen bekannt.
Originalitätssicherungen bestehen im Grunde darin, dass beim Entfernen des Verschlusselements eine bis dahin bestehende feste Verbindung zerstört wird.
Die so genannten Schraubverschlüsse mit Kindersicherung hingegen bedienen sich einer aus wenigstens 2 Teilen bestehenden Verschlusskappe, wobei das innere und das äußere Teil jeweils zu einander kompatible Verzahnungsformen haben, so dass beim Öffnen solcher Schraubverschlüsse das äußere Teil mit einer größeren Axialkraft gegen das innere Teil gedrückt werden muss, wozu Kinder nicht in der Lage sind. Der zum Öffnen solcher Schraubverschlüsse notwendige Krafteinsatz kann durch die Gestaltung der Verzahnungen beeinflusst werden.
Bekannt sind auch Schraubverschlüsse mit Kindersicherung, bei denen der Rand der Schraubkappe zusammengedrückt werden muss, damit ein am Behältnis vorhandenes Hindernis überwunden werden kann.
Es besteht ein Bedarf an T-Korken, die mit einer Kindersicherung versehen sind bzw. ähnlich den bekannten Kindersicherungen wirken. Dies deshalb, da Behältnisse, die mit T-Korken verschlossen werden, auch mit Inhaltsstoffen befüllt werden, von denen besondere Risiken ausgehen oder bei denen einfach der Zugang zum Inhalt durch minderjährige oder unwissende Personen erschwert werden soll.
Der im Stand der Technik bekannte T-Korken mit einer umlaufenden Nut im scheibenförmigen Bauteil kann dafür nicht eingesetzt werden. Bei dieser Art T-Korken ist ein Lösen des Stopfens von vielen Zufälligkeiten abhängig und deshalb nicht für einen breiten Einsatz als Kindersicherung geeignet.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den aus dem Stand der Technik bekannten Stopfen in der Form des T-Korken mit einem koaxial zur Bohrung angeordneten Hinterschnitt so weiter zu entwickeln, dass bei bestimmten Versuchen, den T-Korken allein durch Drehen zu bewegen, eine solche Drehbewegung des Griffstücks zwar möglich ist, jedoch der Stopfen nicht mit bewegt wird. Eine kombinierte Bewegung aus Zug und Drehung hingegen soll das Ziehen des T-Korken ermöglichen. Letztlich soll dabei auch die Menge an schäumbarem Kunststoff reduziert werden. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung solcher Stopfen vorzuschlagen.
Diese oben stehende Aufgabe wird gelöst für das Verfahren zur Herstellung von T-Korken mit einer Kindersicherung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes dieses Patentanspruches. Die oben stehende Aufgabe wird gelöst für den erfindungsgemäßen T-Korken mit einer Kindersicherung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 8. Nachgeordnete Patentansprüche beschreiben Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des T-Korkens.
In der nachstehenden Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den Patentansprüchen werden die nachstehend aufgeführten Begriffe mit folgendem Bedeutungsinhalt verwendet:
T-Korken – ist eine Baueinheit, die wenigstens aus einem scheibenförmigen Bauteil und einem an dasselbe angeformten Stopfen besteht. Zwischen dem scheibenförmigen Bauteil und dem angeformten Stopfen besteht wenigstens eine formschlüssige Verbindung, die bei einer Drehbewegung des scheibenförmigen Bauteils eine solche ermöglicht und einen Einsatz als Kindersicherung erlaubt.
Scheibenförmiges Bauteil – ist ein in seiner Außenform im Wesentlichen rotationssymmetrisches Teil, das wenigstens eine plane Stirnfläche besitzt, in der eine Bohrung mit einer Formhinterschneidung angeordnet ist. Das scheibenförmige Bauteil kann außerhalb des Funktionsbereiches auch andere geometrische Formen haben, sofern dies allein wegen ästhetischer Funktionen gewünscht ist.
Stopfen – ist der Abschnitt des T-Korken, der in einer Form durch Füllen des Formenhohlraums erzeugt und gleichzeitig mit dem scheibenförmigen Bauteil verbunden wird.
Nach der Erfindung wird ein T-Korken, bestehend aus einem scheibenförmigen Bauteil und einem an diesem angeformten Stopfen erzeugt, wobei im Verbindungsbereich zwischen beiden eine Kontaktfläche am scheibenförmigen Bauteil ausgebildet ist, die in axialer und in Drehrichtung um die Mittelachse des T-Korken Formschluss gewährleistet. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der für die Ausformung des Stopfens verwendete schäumbare Kunststoff nachgiebig und aufgrund seiner Elastizität auch in der Lage ist, vorher eingenommene Positionen und Formen nach einer gewaltsamen Verformung wieder einzunehmen.
Nach der Erfindung wird ein Verfahren ausgeführt, bei dem in einem zusätzlichen Arbeitsschritt eine wenigstens einseitig hinterschnittene Bohrung erzeugt wird.
Nach der Erfindung wird zunächst ein scheibenförmiges Bauteil aus Holzwerkstoffen durch spanende Formgebung der Außenkontur und Einbringen einer konzentrischen Bohrung in einer Fertigungseinrichtung erzeugt. Bevorzugt kommt hier ein auf die Bearbeitung von Holzwerkstoffen ausgelegter Drechselautomat zum Einsatz.
Alternativ kann auch ein scheibenförmiges Bauteil mit kreisförmiger Außenkontur aus Plattenmaterial erzeugt werden. Dieses kann beim Aussägen gleichzeitig die konzentrische Bohrung erhalten. Diese Möglichkeit kann beispielsweise bei der Verarbeitung von Lagenschichtholz, Kunststoffplatten und dergleichen eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird das erhaltene scheibenförmige Bauteil danach einer Einrichtung zugeführt, die am Bohrungsgrund der konzentrischen Bohrung einen Hinterschnitt ausführt.
Der Hinterschnitt wird partiell ausgeführt, so dass kein umlaufender Hinterschnitt vorhanden ist. Das scheibenförmige Bauteil wird dazu in der Einrichtung eingespannt und eine Spindeleinheit wird mit ihrer Arbeitsspindel bis zum Bohrungsgrund ausgefahren. Am vorderen Ende der Arbeitsspindel trägt diese ein Fräswerkzeug oder ein Kreissägeblatt. Nach Erreichen der Arbeitsposition wird die Arbeitsspindel seitlich bewegt, wodurch der Hinterschnitt der konzentrischen Bohrung entsteht.
Der Hinterschnitt kann so ausgeführt sein, dass er zwischen der konzentrischen Bohrung und dem Hinterschnitt möglichst keine abrupten Übergänge aufweist.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Fräswerkzeug mit einem großen Durchmesser verwendet wird. Dieser kann so gewählt werden, dass das Fräswerkzeug gerade noch in die konzentrische Bohrung eingeführt werden kann. Im Ergebnis entsteht ein Hinterschnitt, der mit der konzentrischen Bohrung in etwa einen ei- oder ovalförmigen Querschnitt erzeugt.
Bevorzugt wird ein zweifacher Hinterschnitt, der durch Hin- und Her-Bewegung der Arbeitsspindel erzeugt werden kann.
Nach Ausführung dieses Arbeitsschritts wird das scheibenförmige Bauteil aus der Einrichtung entnommen und einem Spritzgusswerkzeug zugeführt. In dem Formenhohlraum des Spritzgusswerkzeuges wird das scheibenförmige Bauteil so positioniert, dass es mit seiner Außenkontur an der Kontur der Form anliegt. Zumindest mit der Planfläche, in die die konzentrische Bohrung mit dem Hinterschnitt eingebracht ist, ist das scheibenförmige Bauteil zum verbleibenden Formenhohlraum hin orientiert.
Nach dem Schließen der Form erfolgt die Einspritzung einer definierten Menge eines schäumbaren Kunststoffes oder eines schäumbaren Kunststoffgemisches. Dasselbe füllt sowohl den verbliebenen Formenhohlraum als auch die konzentrische Bohrung mit dem Hinterschnitt vollständig aus.
Nachdem der Stopfen bis zu einer Mindestfestigkeit teilausgehärtet ist, wird das Spritzgusswerkzeug geöffnet und der fertiggestellte T-Korken ausgeworfen.
Das Verfahren kann auf verschiedene Weise abgeändert werden, ohne dass dies auf die erfindungsgemäße Lösung insgesamt Einfluss hat.
Das scheibenförmige Bauteil kann aus stangenförmigem oder aus plattenförmigem Ausgangsmaterial durch spanende Bearbeitung erzeugt werden.
Es kann vorteilhaft sein, das scheibenförmige Bauteil durch Urformen zu erzeugen. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, ein scheibenförmiges Bauteil durch Pressen geeigneter Werkstoffe zu erzeugen. Hierbei kommen bindemittelhaltige Gemische aus Holzpartikeln ebenso in Betracht, wie mineralische, duroplastische oder thermoplastische Werkstoffe.
Beim Pressvorgang kann die konzentrische Bohrung bereits mit ausgeformt werden.
Es ist möglich, das scheibenförmige Bauteil durch Gießen aus metallischen, keramischen Werkstoffen oder Kunststoffen zu erzeugen, wobei auch hier die konzentrische Bohrung bereits ausgeformt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass scheibenförmige Bauteil aus Glas zu fertigen.
Der Hinterschnitt kann so ausgeführt sein, dass das Arbeitswerkzeug zunächst in eine und anschließend in die Gegenrichtung geführt wird, so dass durch diese Pendelbewegung zwei einander gegenüberliegende Hinterschnitte ausgeführt werden.
Das Arbeitswerkzeug kann mit Hilfe einer Steuerung so geführt werden, dass es mehrere Hinterschnitte über den Umfang der koaxialen Bohrung verteilt ausführt.
Der Durchmesser des Arbeitswerkzeugs kann ebenso wie der Durchmesser der Arbeitsspindel zur koaxialen Bohrung optimiert werden. Auf diese Weise kann eine große Zahl von Hinterschnitten erreicht werden.
Mit Hilfe einer Steuerung kann das Arbeitswerkzeug auch so gesteuert werden, dass die Kontur einer Wellenlinie entsteht.
Es sind ebenso Hinterschnitte ausführbar, die kreisbogenförmig verlaufen, jedoch nicht den gesamten Umfang der konzentrischen Bohrung erfassen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden Werkzeuge mit gegenüber dem Durchmesser der konzentrischen Bohrung kleinerem Durchmesser eingesetzt. Mit deren Hilfe wird ein tangential oder spiralförmig geführter Hinterschnitt ausgeführt. Dieser hat gegenüber radial ausgeführten Hinterschnitten an einem Ende einen weichen Übergang zur konzentrischen Bohrung und an seinem anderen Ende einen harten Übergang.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht das Einbringen von zwei einander gegenüber liegenden tangential oder spiralförmig eingebrachten Hinterschnitten vor. Diese sind zugleich gegenseitig profiliert, so dass die harten Übergänge den Widerstand gegen das Verdrehen bestimmt.
Der erfindungsgemäße T-Korken ist dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens einen Hinterschnitt hat, der im Bohrungsgrund der konzentrischen Bohrung deren Querschnitt erweitert und auf diese Weise für den angeformten Stopfen Formschluss erzeugt. Weiter dadurch, dass der Hinterschnitt so ausgeführt ist, dass er einen betragsmäßig kleinen Querschnittszuwachs zum Bohrungsquerschnitt bringt und die Nachgiebigkeit des ausgeschäumten Stopfens es erlaubt, den erweiterten Querschnitt so weit zu deformieren, dass der Stopfen im scheibenförmigen Bauteil drehbar wird. Sobald der Stopfen die Ausgangsposition wieder erreicht, federt er wieder in den Hinterschnitt ein.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterschnitt nicht sehr tief, dafür jedoch über einen größeren Umfangsbereich der konzentrischen Bohrung geführt ist.
Es ist ebenso möglich, mehr als einen Hinterschnitt der oben beschriebenen Arten anzuordnen.
Bei dem erfindungsgemäßen T-Korken ergibt sich damit die Möglichkeit zur Optimierung. Diese kann unter Einbeziehung der Querschnittsformen, der Anzahl der Hinterschnitte, der Anzahl und Form etwaiger vorspringender Kanten, der geometrischen Abmessungen des/der Hinterschnitte, der durch den Stopfen erreichten Reibungskraft bei Haftreibung in der Flaschenöffnung und dem Elastizitätsmodul des schäumbaren Kunststoffs nach dem Ausschäumen so erfolgen, dass:

– Die Umfangskraft am scheibenförmigen Bauteil, die zur Einleitung der Drehbewegung notwendig ist, betragsmäßig kleiner ist, als die Reibungskraft des Stopfens in der Öffnung im Zustand der Haftreibung;
– bei Erreichen einer geeigneten Stellung des scheibenförmigen Bauteils relativ zum Stopfen durch das Einfedern des Stopfens in die Hinterschnitte ein fühlbarer Rastvorgang feststellbar ist;
– Personen mit ausreichender Körperkraft und Kenntnissen in der Lage sind, den T-Korken durch axiales Ziehen oder eine überlagerte Zieh- und Drehbewegung zu entfernen;
– der erfindungsgemäße T-Korken mehrfach verwendbar ist, ohne seine Funktionalität zu verlieren.

Es ist weiterhin möglich, den zylindrischen Ansatz des Stopfens bei entsprechender Ausgestaltung der Form in einer Wellenkontur, mit Nuten, mit einer konzentrischen Ausnehmung oder mit einer vor dem Schließen der Form eingelegten zylindrischen Hülse aus Naturkork oder ähnlichen Werkstoffen auszuformen.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen T-Korken ist so gestaltet, dass das Vorhandensein einer Kindersicherung am T-Korken sichtbar ist und damit eine Unterscheidungsmöglichkeit zu T-Korken, die der Normalbauform entsprechen, besteht. Damit ist im Bereich der Lagerhaltung eine einfache Unterscheidung dieses Typs eines T-Korken möglich.
Das Herstellungsverfahren erfolgt nach den gleichen Arbeitsschritten, wie oben beschrieben. Es wird allerdings ein Fräser verwendet, der in einer Sonderbauform sowohl im Bereich der Krone als auch im Bereich des Schaftes eine Verzahnung hat und mit beiden Elementen spanabhebend arbeiten kann.
Mit diesem Fräser wird beim Einbringen des Hinterschnittes mit dem Schaft zugleich eine Einfräsung im Rand des scheibenförmigen Bauteils erzeugt.
Bei dem nachfolgenden Ausformen des Stopfens in der Spritzgussmaschine wird diese Einfräsung nicht vom Stopfen verdeckt. Am fertiggestellten T-Korken ist die mit ausgeschäumtem Kunststoff gefüllte Einfräsung jederzeit wahrnehmbar.
Der durch das oben beschriebene Verfahren hergestellte T-Korken enthält im Bereich des scheibenförmigen Bauteils wenigstens eine Einfräsung, die mit Kunststoff gefüllt ist.
Die Einfräsung ist in ihrem Querschnitt so dimensioniert, dass sie bei einer Umfangskraft am scheibenförmigen Bauteil, die betragsmäßig unter der Haltekraft des in einer Öffnung steckenden T-Korken liegt, abschert. Mithin kann bei einem Versuch, den T-Korken zu entfernen, eine Drehbewegung zum Bruch des in der Einfräsung vorhandenen Kunststoffes führen. Danach kann der T-Korken nur noch durch axialen Zug aus der Öffnung entfernt werden.
Die so ausgestalteten T-Korken erfüllen damit nicht nur die Funktion einer Kindersicherung. Vielmehr ist der Versuch durch Dritte, den T-Korken zu entfernen, auch danach deutlich sichtbar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele und Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 – Einen T-Korken, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, als Halbschnitt.
2 – Eine Anordnung zur Bearbeitung eines scheibenförmigen Bauteils, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
3 – Eine Anordnung mit zwei eigenständigen Einrichtungen zur Bearbeitung des erfindungsgemäßen scheibenförmigen Bauteils.
4 – Ein erfindungsgemäßes scheibenförmiges Bauteil (mit einem Hinterschnitt) in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung.
5 – Der erfindungsgemäße T-Korken mit einer Kindersicherung als Halbschnitt.
6 – Das scheibenförmige Bauteil des erfindungsgemäßen T-Korken in der Ansicht von unten und in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung.
7 – Eine Ausführungsform des scheibenförmigen Bauteils mit einem tangential geführten Hinterschnitt.
8 – Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen T-Korken mit einem sichtbaren Sicherungselement in einer Darstellung als Halbschnitt.
9 – Die gleiche Ausführungsform des T-Korken in einer Ansicht von unten.
Ein T-Korken 1 besteht aus einem scheibenförmigen Bauteil 2 und einem mit diesem verbundenen Stopfen 3, der in einem Formwerkzeug unter Verwendung eines schäumbaren Kunststoffs angeformt worden ist.
Um eine sichere Verbindung zwischen scheibenförmigem Bauteil 2 und Stopfen 3 zu erreichen, ist in das scheibenförmige Bauteil 2 eine konzentrische Bohrung 4 eingebracht. Weiterhin ist die Bohrung 4 am Bohrungsgrund 5 durch eine umlaufende Nut 6 hinterschnitten, so dass der schäumbare Kunststoff beim Füllen der Form in die Bohrung 4 und die Nut 6 hinein expandiert und in axialer Richtung Formschluss entsteht. Der in 1 dargestellte Aufbau entspricht dem Stand der Technik.
Das scheibenförmige Bauteil 2 wird mit einer in 2 dargestellten Einrichtung 7 erzeugt. Aus einem Rohteil 8 wird mit einem geeigneten Formwerkzeug 9 die Außenkontur 10 des scheibenförmigen Bauteils 2 spanend bearbeitet. Gleichzeitig oder unmittelbar nach der Bearbeitung der Außenkontur 10 wird mit einem Bohrwerkzeug 11 die Bohrung 4 in das scheibenförmige Bauteil 2 eingebracht. Das Bohrwerkzeug 11 wird sodann sehr weit zurückgefahren, damit eine weitere Bearbeitungseinrichtung 12 zunächst quer zur Rotationsachse des scheibenförmigen Bauteils 2, anschließend in Richtung scheibenförmiges Bauteil 2 bis zur Bearbeitungsposition gefahren und schließlich wieder seitwärts bewegt wird, wobei ein Formwerkzeug 13 die Nut 6 fertig bearbeitet. Anschließend muss die Bearbeitungseinrichtung 12 auf dem beschriebenen Weg zurückgefahren werden, damit sie beim nächsten Arbeitszyklus das Bohrwerkzeug 11 nicht behindert.
Anschließend wird mit einem Abstechwerkzeug 14 die Stirnseite 15 des scheibenförmigen Bauteils 2 bearbeitet und dabei dasselbe vom Rohteil 8 getrennt, wobei es zugleich aus der Einrichtung 7 herausfällt. Die oben beschriebene Einrichtung 7 entspricht der im Stand der Technik verwendeten.
3 zeigt die erfindungsgemäßen Einrichtungen 16 und 17 zur Bearbeitung des erfindungsgemäßen scheibenförmigen Bauteils 18.
In der ersten Einrichtung 16, die einer vereinfachten Einrichtung 7 entspricht, wird von einem Rohteil 8 eine Zwischenform 19 des scheibenförmigen Bauteils 18 durch Bearbeitung der Außenkontur 10 mit einem Formwerkzeug 9 spanend erzeugt. Mit einem Bohrwerkzeug 11 wird die Bohrung 4 eingebracht, wobei das Bohrwerkzeug 11 nur noch eine kurze Wegstrecke zurückzulegen hat. Mit dem Abstechwerkzeug 14 wird die Zwischenform 19 des scheibenförmigen Bauteils 18 vom Rohteil 8 getrennt und anschließend aus der Einrichtung 16 entfernt.
In einer zweiten Einrichtung 17 wird die Zwischenform 19 wieder eingespannt, wobei es sich um eine einfache stehende Fixierung handelt. Ein Fräswerkzeug 20 wird in einem ersten Arbeitsschritt axial so weit verschoben, dass der Fräser 21 annähernd den Bohrungsgrund 22 der Bohrung 4 erreicht. In dieser Position wird das Fräswerkzeug 20 um einen Betrag a seitlich verschoben, so dass ein Hinterschnitt 23 der Bohrung 4 ausgeführt wird. Der Hinterschnitt 23 hat ein im Wesentlichen bogenförmiges Profil. Dieses entsteht durch die Verwendung eines Fräsers 21 mit einem größeren Durchmesser. Das entstehende Querschnittsprofil, das sich aus dem Querschnitt der konzentrischen Bohrung 4 und dem Querschnitt des Hinterschnitts 23 zusammensetzt, ist in etwa ei- oder ovalförmig. Nach Ausführung des Hinterschnitts 23 und dem Zurückfahren des Fräswerkzeugs 20 wird das fertig bearbeitete scheibenförmige Bauteil 18 aus der Einrichtung 17 entfernt.
Das scheibenförmige Bauteil 18 wird dann wieder in ein Formwerkzeug eingelegt, liegt mit seiner Außenkontur 10 an einem Teil der Kontur der Form an und füllt den Formenhohlraum teilweise aus.
Nachfolgend wird der verbliebene Formenhohlraum mit einem schäumbaren Kunststoff gefüllt, expandiert und bildet eine innige Verbindung mit dem scheibenförmigen Bauteil 18 aus.
Der Hinterschnitt 23 ist nach der Herstellung des T-Korken 1 vollständig mit Kunststoff gefüllt. Daraus folgt, dass der T-Korken 1 zunächst nicht nur bei axialem Zug, sondern auch bei Drehbewegungen, eine formschlüssige Verbindung zwischen scheibenförmigem Bauteil 18 und Stopfen 3 hat.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei deren Anwendung T-Korken 28 erzeugt werden, kommt in der Einrichtung 17 ein gestuftes Fräswerkzeug 20 zur Anwendung. Das Fräswerkzeug 20 ist auch im Bereich der Spindel mit Schneiden versehen.
Beim Einsatz des gestuften Fräswerkzeugs 20 wird zusätzlich zum Hinterschnitt 30 eine Einfräsung 31 im scheibenförmigen Bauteil 29 ausgeführt.
Die Einfräsung 31 wird nachfolgend, wie oben beschrieben, ebenfalls mit schäumbarem Kunststoff ausgefüllt. Der betreffende Hohlraum ist dem entsprechend materialeinheitlich mit dem Stopfen 33 und dem Hinterschnitt 30 verbunden.
5 und 6 zeigen Ausgestaltungsformen des scheibenförmigen Bauteils 18 mit einer Kindersicherung. Es wird ein Hinterschnitt 23 ausgeführt, der einen größeren Radius hat, wodurch sich ein in etwa gleichförmiger Querschnitt aus konzentrischer Bohrung 4 und Hinterschnitt 23 ergibt. Das Zentrum des Hinterschnitts 23 ist gegenüber dem Mittelpunkt der konzentrischen Bohrung 4 um den Betrag a seitlich verschoben.
Die oben beschriebene Ausführungsform des Hinterschnitts 23 führt an den Übergangsstellen 26 und 27 zu weichen Übergängen. Damit ist die Verformung des Stopfens 3 in diesem Bereich gering, gewaltsame Verformungen bei Verdrehungen des scheibenförmigen Bauteils 18 werden vermieden; trotzdem ist beim Drehen des scheibenförmigen Bauteils 18 ein fühlbares Einrasten bemerkbar, wenn scheibenförmiges Bauteil 18 und Stopfen 3 wieder in der Sollstellung zueinander stehen.
In 7 ist eine Ausführungsform des T-Korken 1 mit einer Kindersicherung gezeigt, die in beiden möglichen Drehrichtungen des scheibenförmigen Bauteils 18 betragsmäßig unterschiedliche Drehmomente erfordert. Dazu wird ein Hinterschnitt 24 mit einem Fräswerkzeug 20 mit kleinerem Durchmesser ausgeführt, das entweder tangential oder spiralförmig geführt wird. Im Ergebnis ist der Hinterschnitt 24 in 7 bei Drehung im Uhrzeigersinn mit einem großen Widerstand und bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn mit einem geringen Widerstand drehbar.
Die in 5 bis 7 gezeigten Ausführungsformen für den Hinterschnitt 24 können auch mehrfach angeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen T-Korken 1 sieht vor, gegenüberliegend und in gegensinniger Anordnung 2 Hinterschnitte 24 anzuordnen. Diese Anordnung ermöglicht es, mit vergleichsweise klein dimensionierten Hinterschnitten 24 die geforderten Wirkungen zu erreichen. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass nur ein geringer Volumenzuwachs für den Stopfen 3 entsteht, weshalb die zusätzlich benötigte Menge an schäumbarem Kunststoff gering bleibt.
Wird bei der Ausführung der Hinterschnitte eine Steuerung des Fräswerkzeugs 20 verwendet, die es erlaubt, dasselbe nach Koordinaten zu steuern, kann beispielsweise auch eine Wellenlinie ausgearbeitet werden. Dabei kann erreicht werden, dass mehrere Rasteffekte fühlbar sind.
Der erfindungsgemäße T-Korken 1 besteht aus einem scheibenförmigen Bauteil 18 und einem angeformten Stopfen 3, wobei im Bereich der Bohrung 4 im scheibenförmigen Bauteil 18 ein kreisabschnitts- oder bogenförmiger Hinterschnitt 23 oder 24 ausgeführt und derselbe mit dem Werkstoff des Stopfens 3 ausgefüllt ist.
Der erfindungsgemäße T-Korken 1 kann durch Optimieren der Form der Hinterschnitte 23, 24, der Exzentrizität der Hinterschnitte 23, 24, der Höhe der Hinterschnitte 23, 24, der Dichte und der elastischen Eigenschaften des für den Stopfen 3 verwendeten schäumbaren Kunststoffes sowie durch dessen Einsatzmenge in seinen Eigenschaften modifiziert und an die vorhandenen Einsatzbedingungen angepasst werden.
Bei dem in 8 und 9 gezeigten T-Korken 28 ist das scheibenförmige Bauteil 29 neben dem Hinterschnitt 30 zusätzlich mit einer Einfräsung 31 im Bereich des Randes 32 versehen. Diese ist mit schäumbarem Kunststoff materialeinheitlich mit dem Stopfen 33 ausgefüllt.
Die Einfräsung 31 ist so dimensioniert, dass sie über die Kontur des Stopfens 33 hinaussteht und damit sichtbar ist. Verwender des T-Korken 28 können das sehen und erhalten daraus einen Hinweis auf die Eigenschaft „Kindersicherung” dieses T-Korken 28. Weiterhin können Verwender durch Sichtkontrolle feststellen, wenn Öffnungsversuche stattgefunden haben. Bei Anwendung einer Drehbewegung am scheibenförmigen Bauteil 29 ist nämlich das in der Einfräsung 31 sichtbare Material abgeschert und danach kann beliebig oft eine Drehbewegung zwischen scheibenförmigem Bauteil 29 und Stopfen 33 ausgeführt werden.
Trotzdem bleibt der T-Korken 28 gebrauchsfähig. Er kann ebenso zum Verschluss von Öffnungen verwendet werden, wie er durch axialen Zug wieder entfernt werden kann. Die Funktion einer Originalitätssicherung kann jedoch nicht wiederhergestellt werden.
Die Erfindung hat also den Vorteil, dass sie bei den bekannten T-Korken die Ausführung einer Kontaktfläche zwischen dem scheibenförmigen Bauteil 2 und dem angeformten Stopfen 3 ermöglicht, die sowohl in axialer als auch in Drehrichtung Formschluss hat, der in Drehrichtung bei Überschreiten einer bestimmten Umfangskraft überwindbar ist, und damit eine größere Sicherheit gegen unbefugtes Entfernen der T-Korken bietet.
Bezugszeichenliste

1: T-Korken
2: Scheibenförmiges Bauteil
3: Stopfen
4: Bohrung
5: Bohrungsgrund
6: Nut
7: Einrichtung
8: Rohteil
9: Formwerkzeug
10: Außenkontur
11: Bohrwerkzeug
12: Bearbeitungseinrichtung
13: Formwerkzeug
14: Abstechwerkzeug
15: Stirnseite
16: Einrichtung
17: Einrichtung
18: Scheibenförmiges Bauteil
19: Zwischenform
20: Fräswerkzeug
21: Fräser
22: Bohrungsgrund
23: Hinterschnitt
24: Hinterschnitt
25: Konturlinie
26: Übergangsstelle
27: Übergangsstelle
28: T-Korken
29: Scheibenförmiges Bauteil
30: Hinterschnitt
31: Einfräsung
32: Rand
33: Stopfen

Claims

Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung, wobei derselbe aus: einem scheibenförmigen Bauteil (18; 29), und einem Stopfen (3; 33), der durch ein Urformverfahren erzeugt ist, besteht, wobei das scheibenförmige Bauteil (18; 29) eine Bohrung (4) mit einem Hinterschnitt aufweist, in dessen Bereich die Verbindung zwischen diesem und dem Stopfen (3; 33) ausgeführt ist, und dabei zugleich die Kindersicherung ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der T-Korken (1) durch eine Anzahl nacheinander, sich zeitlich überlagernder oder gleichzeitig erfolgender Arbeitsschritte herstellbar ist, dergestalt, dass: – in einem ersten Arbeitszyklus in einer Einrichtung (16) von einem Ausgangsmaterial ein scheibenförmiges Bauteil (18; 29) erzeugt und dessen Außenkontur (10) allseitig bearbeitet wird, – gleichzeitig in eine Stirnseite (15) des scheibenförmigen Bauteils (18; 29) eine zylindrische Bohrung (4) endlicher Tiefe eingebracht wird – und das scheibenförmige Bauteil (18; 29) ausgeworfen wird, – nachfolgend in einem zweiten Arbeitszyklus mit einer Einrichtung (17) in etwa im Bereich des Bohrungsgrundes (5) des scheibenförmigen Bauteils (18; 29) eine spanende Bearbeitung erfolgt, durch die wenigstens ein partieller Hinterschnitt (23) erzeugt und zur Bohrung (4) seitlich versetzt ausgeführt wird, – in einem dritten Arbeitszyklus das scheibenförmige Bauteil (18; 29) einem Formwerkzeug zugeführt und in diesem so positioniert wird, dass es mit seiner Außenseite in einem Gesenk liegt, zumindest mit der Bohrung (4) Verbindung mit dem verbleibenden Hohlraum des Formwerkzeugs besteht und nachfolgend ein schäumbares Kunststoffmaterial eingespritzt, ausgeschäumt und damit der verbliebene Formhohlraum, die Bohrung (4) und der Hinterschnitt (23) vollständig ausgefüllt werden, dergestalt, dass an das scheibenförmige Bauteil (18; 29) ein Stopfen (3; 33), bestehend aus ausgeschäumtem Kunststoff, angeformt wird, und die Kindersicherung dergestalt ausgebildet ist, dass bei der Einleitung einer Drehbewegung am scheibenförmigen Bauteil (18; 29) mit einer Umfangskraft, die betragsmäßig kleiner ist, als die Reibungskraft des Stopfens (3; 33) in der Öffnung im Zustand der Haftreibung, die feste Verbindung zwischen dem scheibenförmigen Bauteil (18; 29) und dem Stopfen (3; 33) zerstört wird und das scheibenförmige Bauteil (18; 29) gegenüber dem Stopfen (3; 33) drehbar wird.
Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräswerkzeug (20) nachfolgend in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt und spanend ein zweiter Hinterschnitt (24) erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Fräswerkzeug (20) in mehr als zwei Richtungen ausgelenkt und spanend mehr als zwei Hinterschnitte erzeugt werden.
Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Bauteil (18; 29) im ersten Arbeitszyklus durch spanende Bearbeitung aus stangenförmigem oder plattenförmigem Material oder durch Urformen erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Arbeitszyklus die Bohrung (4) im scheibenförmigen Bauteil (18; 29) im Bohrungsgrund (5) einen Hinterschnitt (23) erhält, in dem ein Fräswerkzeug (20) in die konzentrische Bohrung (4) einfährt und nach Erreichen der Arbeitsposition wenigstens einmal soweit seitlich ausgelenkt wird, dass mit Hilfe des Arbeitswerkzeuges spanend ein Hinterschnitt (23) erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräswerkzeug (20) von einer Steuerung geführt wird und wellenförmige Hinterschnitte ausführt.
Verfahren zur Herstellung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Arbeitszyklus ein Fräswerkzeug (20) in gestufter Ausführung, das auch im Bereich des Fräserschaftes spanabhebend arbeitet, eingesetzt wird und das Fräswerkzeug (20) so bewegt und/oder gesteuert wird, dass bei der Ausführung eines Hinterschnitts (30) eine Einfräsung (31) im Rand (32) des scheibenförmigen Bauteils (18; 29) ausgeführt wird.
T-Korken (1) mit einer Kindersicherung, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, bestehend aus einem scheibenförmigen Bauteil (18; 29) mit einer konzentrischen Bohrung (4) und dem Hinterschnitt (23) und einem angeformten Stopfen (3; 33), der im Bereich der konzentrischen Bohrung (4) mit dem scheibenförmigen Bauteil (18; 29) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Bohrungsgrundes (5) wenigstens ein kreisabschnitts- (23) oder bogenförmiger Hinterschnitt (24; 30) angeordnet und dieser mit dem Werkstoff des Stopfens (3; 33) ausgefüllt ist, wobei die Umfangskraft zur Einleitung einer Drehbewegung am scheibenförmigen Bauteil (18; 29) betragsmäßig kleiner ist, als die Reibungskraft des Stopfens (3; 33) in einer Öffnung im Zustand der Haftreibung, und dadurch die feste Verbindung zwischen scheibenförmigem Bauteil (18; 29) und dem Stopfen (3; 33) zerstörbar und das scheibenförmige Bauteil (18; 29) gegenüber dem Stopfen (3; 33) drehbar ist.
T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Bohrungsgrundes (5) mehrere Hinterschnitte einander gegenüberliegend oder über den Umfang der koaxialen Bohrung (4) verteilt angeordnet und diese mit dem Werkstoff des Stopfens (3; 33) ausgefüllt sind.
T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, das scheibenförmige Bauteil (18; 29) eine Einfräsung (31) hat, die mit schäumbarem Kunststoff ausgefüllt ist, wobei das scheibenförmige Bauteil (18; 29) gegenüber dem Stopfen (3; 33) erst nach Zerstörung der Kunststofffüllung drehbar ist.
Verwendung eines T-Korken (1) mit einer Kindersicherung nach einem der Patentansprüche 8 bis 10 zum Verschluss von Behältnissen, die mit Inhaltsstoffen gefüllt sind, bei denen der Zugang erschwert sein soll.