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Die Erfindung betrifft den Bereich von Anschluss- und Verbindungsarten für nichtmetallische Seile, speziell auch den von sogenannten Kernmantel-Seilen. Zweitrangig betrifft sie den Bereich von Formgebungsmöglichkeiten für die entsprechenden Seile.
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Der Bereich der nichtmetallischen Seile umfasst den Bereich von Seilen aus Naturmaterialien sowie den Bereich von Kunststoffseilen, wobei diese unterschieden werden können zwischen gedrehten, hohlgeflochtenen und sogenannten Kernmantel-Seilen.
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Letztere bestehen aus einem Kern parallel verlaufender reißfester Kunststofffasern, die sogenannte Seele, welche von einem Fasergeflecht umschlossen ist, ebenfalls bestehend aus Kunststoff-Materialien wie z. B. Polyamid oder Polyester.
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Traditionell werden Seilverbindungen durch Knoten hergestellt, einer Verbindungsart, die nach wie vor z. B. im Klettersport gebräuchlich ist. Seilschlaufen, die z. B. bei Anlegeleinen von Booten zum Einsatz kommen, werden nach wie vor oft nach traditioneller Art, dem sogenannten Verspleißen oder auch durch Vernähen hergestellt. Dies geschieht oft noch in Handarbeit. In sicherheitsrelevanten Bereichen kommen spezielle Industrie-Nähmaschinen zum Einsatz mit denen Seile ebenfalls vernäht werden können.
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Es wurden verschiedene Arten von Seilklemmen entwickelt, die den Arbeits- und damit verbundenen Kostenaufwand für die traditionellen Verbindungsarten reduzieren. Diese Klemmen, die oft aus Metall bestehen, sind meist so beschaffen, dass sie zwei parallel nebeneinanderliegende Seilabschnitte umschließen, wobei durch Pressdruck mittels Verschraubung Kraft auf die Außenflächen der Seile ausgeübt wird. Ein entsprechend großer Klemmdruck sorgt hierbei für die nötige Haftreibung.
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Einteilige Metall-Pressklemmen z. B. aus Aluminium, wie sie meist bei dünnen Stahlseilen verwendet werden, sind eher ungeeignet Kunststoff-Faserseile miteinander zu verbinden, weil sich der Durchmesser der Seile bei fortwährender Zugbelastung stark verringern kann.
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Vorwiegend zur Ausbildung von Seilendverbindungen und Seilschlaufen wurden Verfahren entwickelt die, oft in Kombination mit speziellen Metall-Hülsen, das Einkleben bzw. Eingießen von Seilen in aushärtende Kunstharze beinhalten. Dies ist beispielsweise bei der
CH000000694667A der Fall, bei der ein Zweikomponenten-Epoxidharz verwendet wird. Hier, wie auch in anderen Verfahren, z. B. der
EP 2 547 929 B1 , wird also eine kraftschlüssige Verbindung dadurch erzielt, indem die Außenflächen der Seile einen vollständigen Kontakt zu einem Polymer bekommen welches aushärtet und in vielen Fällen zusätzlich durch eine Metallhülse gestützt wird.
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Derartige Verfahren sind eher für Stahlseile oder auch gedrehte Kunststoffseile vorgesehen. Letztere besitzen durch die Art des Aufbaus eine stark reliefartige Außenstruktur. Die relativ große Oberfläche erlaubt ein sicheres Verkleben mit den aushärtenden Kunstharzen. Kernmantel-Seile hingegen lassen sich kaum sicher und kraftschlüssig in Epoxidharz eingießen, weil nicht sichergestellt werden kann, dass das Harz den Seil-Kern ausreichend erfasst. Dieser Kern, die sogenannte Seele, bildet jedoch das Haupttragelement bei dieser Seil-Art. Neben dem Außengeflecht nimmt vor allem der Kern die Zug- bzw. Tragkräfte hauptsächlich auf.
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Die hier genannten Verbindungsarten für Seile haben also alle verschiedene spezifische Vor- und Nachteile. Der wichtigste Nachteil besteht darin, dass die genannten Verbindungsarten meist darauf beschränkt sind, Seilendverbindungen in Form von Seilschlaufen zu schaffen. Zwar können Metall-Schraubklemmen an einer beliebigen Stelle eines Seiles auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden, allerdings kann dies besonders dann als optisch störend empfunden werden, wenn viele Seile miteinander verbunden werden sollen. Kreuzverbindungen sind mit den Klemmen nicht realisierbar.
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Einfache Knotenverbindungen sind zwar sicher, dort wo jedoch Seile für bestimmte Produkte verwendet werden, die ein ansprechendes Design aufweisen sollen, werden diese oft ebenfalls als eher störend empfunden. Dies ist bei Knoten- und auch Metall-Klemmverbindungen gleichermaßen dann besonders der Fall, wenn stärker dimensionierte Seile zum Einsatz kommen, vor allem bei Produkten im häuslichen Bereich wie z. B. bei Hängesesseln.
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Hersteller derartiger Produkte können zwar auf bestimmte Industrienähmaschinen zurückgreifen, allerdings ist die Anschaffung einer solchen Maschine mit hohen Kosten verbunden. Die automatisierten Maschinen benötigen zudem eine gewisse Zeit, um eine belastbare Seilverbindung herzustellen. Im privaten häuslichen Bereich werden derartige Maschinen natürlich nicht verwendet und auch für kleinere Hersteller sind sie eher unrentabel.
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Bestimmte, in großen Mengen hergestellte Produkte, z. B. Kinderbrettschaukeln, werden im asiatischen Raum gefertigt, wobei die nötigen Seilverbindungen mit Hilfe von Kunststoffklemmen erzeugt werden, die das entsprechende Seil umschließen und durch Pressung und Hitze mit diesem verschmolzen werden. Die dafür benötigten Maschinen sind für kleinere Hersteller ebenfalls unrentabel. Private Anwender können eine solche Methode zur Erzeugung einer Seilverbindung natürlich auch nicht nutzen.
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Traditionelle Seilverbindungen, die durch Spleißen oder durch Vernähen von Hand erzeugt werden, sind hier üblich, wobei diese Methoden bestimmte handwerkliche Kenntnisse voraussetzen. Eine Serienfertigung von Produkten ist für Hersteller aufgrund des Arbeitsaufwandes in den meisten Fällen eher unrentabel.
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Ziel des hier vorgestellten Verfahrens ist es, eine mit einfachsten Mitteln zu erzeugende Seilverbindungsmöglichkeit bereitzustellen, die sowohl im industriellen als auch im privaten häuslichen Bereich Anwendung finden kann. Des Weiteren kann das Verfahren allgemein auch als ein Formgebungsverfahren betrachtet werden, wobei das Erstellen von Durchführungen einen Hauptanwendungsfall darstellt. Es ist jedoch auch dazu geeignet Seilen oder Seilabschnitten eine bestimmte Form zu geben ohne die Tragfähigkeit wesentlich zu beinträchtigen.
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Im Folgenden wird der Aspekt der Anwendbarkeit der mit dem Verfahren erzeugten Durchführungen und den damit verbundenen Vorteilen konkret erläutert.
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Dabei ist zu beachten, dass es insbesondere bei Seilverbindungsarten, die im häuslichen Bereich z. B.in Wohnräumen bei bestimmten Produkten angewendet werden, auf eine gewisse Unauffälligkeit der Verbindungen ankommt.
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Hängeregale, die mit Hilfe von Seilen konstruiert sind und bei denen meist Knoten zum Fixieren der Regalbretter benutzt werden, können als ein solcher Anwendungsfall betrachtet werden. Neben der manchmal als unvorteilhaft empfundenen optischen Erscheinung von Knoten, haben diese zusätzlich den Nachteil, dass diese sich bei Belastung zusammenziehen, sodass die Bretter kaum genau waagerecht ausgerichtet werden können.
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Mittels sogenannter Stockschrauben oder anderer Elemente, die in Holz-Regalbretter, vorzugsweise in den Eckbereichen eingeschraubt sind, können Seile nach dem hier vorgestellten Verfahren unauffällig und genau fixiert werden. Auch das einfache Anschrauben der Seile mit einfachen Holzschrauben ist bei dieser beispielhaft dargestellten Anwendungsart möglich.
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Bei anderen Konstruktionen, z. B. bei Strickleitern, können die Knoten ebenfalls durch das neue Verfahren ersetzt werden, indem die Seile direkt an die Trittelemente geschraubt werden.
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Im Folgenden wird ein äußerst einfaches Verfahren vorgestellt, welches es gestattet, Seile an beliebigen Stellen mit Durchführungen durch den Seil-Kern zu versehen, ohne dass die Tragfähigkeit der Seile dadurch beeinträchtigt wird.
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Die Durchführungen können dazu genutzt werden feste oder auch flexible Gegenstände oder Materialien jeglicher Art durch Anbinden, Anschrauben, Vernieten oder andere Methoden mit den Seilen rutschsicher zu verbinden. Gleichzeitig soll das Verfahren es gestatten, Seile parallel oder auch kreuzweise an beliebiger Stelle rutschsicher direkt miteinander zu verbinden, z. B. zusammen zu nieten oder miteinander zu verschrauben.
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Auf einfachste Art und Weise lassen sich so beispielsweise Seilschlaufen anfertigen oder Schäkel oder andere Metallteile an Seilenden schrauben, was das Ausbilden dieser Schlaufen in vielen Anwendungsfällen entbehrlich macht.
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Ausgehend von der Vorüberlegung, dass Bohrungen oder Durchführungen in Materialien diese grundsätzlich durch Materialentnahme oder Materialauslassung partiell schwächen, ist es natürlich möglich Durchführungen in Kernmantel-Kunststoffseilen herzustellen, indem ein erhitzter Dorn, durch das entsprechende Seil gepresst wird. Der Nachteil hierbei besteht allerdings darin, dass die einzelnen Kunststofffasern des Seil-Kerns, die jeweils eine eigene Zugfestigkeit besitzen, miteinander verschmelzen oder zum Teil auch getrennt werden. Zwar würde nach der Auskühlung und dem Entfernen des Dornes eine Seildurchführung entstehen, die Tragkraft des Seiles kann jedoch nur dann erhalten bleiben, wenn die einzelnen Seilfasern nicht beschädigt werden.
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Ein nicht erhitzter, allmählich zu einer Spitze zulaufender Metalldorn, würde beim Durchpressen durch ein solches Seil die Fasern zwar nicht verletzen und nur seitlich verdrängen, allerdings entstünde nach der Entfernung keine bleibende Durchführung, weil das flexible Material in Richtung der Ausgangsposition zurückdrängen würde.
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Um dies zu verhindern und um eine bleibende Seildurchführung herzustellen, wird erfindungsgemäß zunächst eine polymerisierbare flüssige Verbindung, wie z. B. ein Cyanacrylat, in den Kern des Seiles injiziert, danach sogleich ein Dorn hindurchgepresst und nach kurzer Aushärtezeit wieder aus dem Seil entfernt.
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Die auf diese Weise entstehenden Bohrungen in Seilen, besser bezeichnet als Durchführungen, können anschließend genutzt werden um mit handelsüblichen Schrauben, vorzugsweise mit Sicherungsmuttern, oder auch mit Hilfe von Nieten bzw. Hohl- oder Halbhohlnieten feste tragfähige Verbindungen herzustellen.
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Ebenso können auch andere Metall- oder Kunststoff-Verbindungselemente, z. B. solche, die aus zwei Teilen bestehen und zusammensteckbar einrasten, je nach Festigkeitsanforderung der Verbindung, beispielsweise dazu genutzt werden, Kreuzverbindungen für Seile herzustellen oder ein Seil mit anderen Elementen zu verbinden.
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Die Durchführungen können aber auch mit Lochnieten oder anderen Durchgangs-Elementen versehen werden, durch die dann flexible Materialien wie z. B. Schnüre oder auch starre Elemente wie z. B. Einhängehaken für aufzuhängende Gegenstände, geführt werden können.
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Das Verfahren ermöglicht also zahlreiche Anwendungsarten, die über die Einsatzmöglichkeiten von Seilklemmen hinausgehen.
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Beispielsweise können sich kreuzende Seile durch Schraub-, Niet- oder andere Arten der Verbindung drehbeweglich miteinander kombiniert und angeordnet werden oder aber auch Netze aus Kernmantelseilen angefertigt werden, bei denen auf die sonst zum Fixieren nötigen Knotenverbindungen verzichtet werden kann.
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Es können aber auch andere Flexible Materialien, wie z. B. Gurte oder auch feste Gegenstände mit einfachsten Mitteln direkt mit den Seilen verbunden werden. Auch das Auffädeln von vielen Seilen oder Seilenden, beispielsweise auf einer Metallstange oder einem Ring, ist mit dem neuen Verfahren möglich. Auf diese Art können neue Konstruktions- oder auch Designvarianten für verschiedenste neue Produkte realisiert werden.
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Kunststoffseile, die normalerweise durch Hitze gegen ein Ausfransen an ihren Enden verschmolzen werden, können im Endbereich mit den hier vorgestellten Durchführungen versehen werden, durch die dann Schäkel geschraubt werden können.
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Werden Schäkel verwendet, deren Innenabstand zwischen den Schenkeln weitestgehend dem gelochten Seildurchmesser entsprechen und die eine gewisse Dehnbarkeit besitzen, z. B. Kunststoffschäkel oder Metallschäkel mit vorzugsweise längeren Schenkeln, können diese kraftschlüssig mit dem Seilende verschraubt werden. Das sonst übliche Ausbilden einer Seilschlaufe, beispielsweise zum Einhängen eines Karabiners, kann auf diese Weise entfallen, weil dieser direkt in einen solchen angeschraubten Schäkel eingehängt werden kann.
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Gleichwohl ist es jedoch auch möglich eine Seilschlaufe herzustellen, indem ein Seil z. B. mittels einer einfachen Schraubverbindung mit sich selbst verschraubt wird. Wird statt einer Schraubverbindung ein entsprechend breiter Schäkel zum Zusammenschrauben der Schlaufe verwendet, ergibt sich die Anschlussmöglichkeit z. B. für Karabiner gleichzeitig in zwei verschiedene Richtungen.
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Ebenfalls ist es natürlich auch möglich, die mit dem Verfahren hergestellten Durchführungen zu nutzen, um Seile direkt an Gegenstände oder auch tragfähige Konstruktionen wie z. B. Stahlträger, Wände oder Zimmerdecken anzuschrauben.
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Das Verfahren beinhaltet aufeinanderfolgende Verfahrensschritte, erstens das Platzieren und Fixieren eines Seiles auf einer festen Unterlage, zweitens die Injektion einer polymerisierbaren Flüssigkeit in den Seil-Kern, drittens das Durchtreiben eines vorzugsweise allmählich spitz zulaufenden Stiftes durch den Seil-Kern und viertens das Entfernen des Stiftes nach der Aushärtung der Flüssigkeit. Der Stift, hier auch Dorn genannt, kann im Querschnitt verschiedene Formen aufweisen. Vorzugsweise ist er rund oder oval, wobei der Stift selbst aus Kunststoff, vorzugsweise jedoch aus Metall bestehen kann.
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Unter dem Aushärten der Flüssigkeit wird hier verstanden, dass die Polymerisation insoweit fortgeschritten ist, dass sich das Seilmaterial nach dem Entfernen des Dornes nicht mehr zurückzieht.
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Des Weiteren besteht, außerhalb der zuvor beschriebenen Methode, zudem die Möglichkeit, allein die Injektion einer polymerisierbaren Flüssigkeit zu nutzen, um Seile, vorzugsweise Kernmantelseile, in eine bestimmte Form zu bringen bzw. ihnen eine bestimmte Gestalt zu geben.
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Dazu kann ein Seil in eine entsprechende Form, z. B. in eine Bogenform, gelegt werden und durch Injektion und Aushärtung der Flüssigkeit in einen halbstarren Zustand gebracht werden. Unter halbstarr wird hier verstanden, dass sich die Flexibilität des Seiles sehr stark verringert, dieses trotzdem noch biegsam ist, wobei auch hier die Tragkraft weitestgehend oder vollständig erhalten bleibt.
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Die Begriffe Gestalt bzw. Form oder Formgebung beinhaltet auch, dass ein im Querschnitt rundes Seil in eine andere Querschnittsform, z. B. eine quadratische, elliptische oder andere, überführt werden kann.
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Neben dieser Art der Formgebung von Seilen, die partiell angewendet werden kann, können auch einzelne Gegenstände, z. B. Spiralen oder Spiralfedern aus Kernmantelseilen, auf diese Weise hergestellt werden.
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Um dies zu erreichen wird ein Seilabschnitt mehrfach nebeneinander mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit injiziert. Die Aufnahme des Mediums in den Seil-Kern wird dabei durch die Kapillarwirkung der dicht beieinanderliegenden Fasern des Kerns begünstigt.
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Bei dem Herstellen einer Durchführung durch ein Kernmantel-Seil kann die Injektion der Flüssigkeit, beispielsweise eines Cyanacrylats, vor dem Durchtreiben des Stiftes bzw. Dornes in einem separaten Arbeitsgang mit einer Hohlnadel erfolgen.
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Gleichsam ist es jedoch auch möglich, einen Pressdorn mit einem Kanal für Flüssigkeiten auszustatten, sodass der Durchpressvorgang durch das Seil und die nachfolgende Injektion in einem Arbeitsgang erfolgen kann. Dies bietet sich vorzugsweise bei einer automatisierten industriellen Anwendung des Verfahrens an.
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Der Hohlkanal eines derartigen Dornes besitzt zu diesem Zecke im unteren Bereich mindestens eine seitliche Austrittsöffnung, die sich nach dem Durchpressvorgang vorzugsweise im Kernbereich des Seiles befindet. Die Mechanik einer solchen Pressvorrichtung kann so beschaffen sein, dass der Pressdorn in dieser Position um die eigene Achse rotiert, um eine bessere Verteilung des Mediums im Seil-Kern zu ermöglichen. Im oberen Bereich kann der Hohlkanal, beispielsweise durch die Verbindung mittels Schlauches mit einer Fördereinheit gekoppelt sein, die das flüssige Medium durch Pressdruck in den Seil-Kern befördert.
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Das Verschließen der Austrittsöffnung bzw. der Austrittsöffnungen des Hohlkanales vor einem Pressvorgang kann mechanisch durch ein Bedecken mit vorzugsweise flexiblen Materialien erfolgen. Eine Manschette aus Silikonkautschuk beispielsweise, eingebettet in ein ortsfestes Metallbauteil, fixiert an einer Presse, bietet sich hier an.
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Möglich ist auch, dass der zunächst abgedeckte Dorn in das Seil getrieben wird, nach der Injektion weiter hindurchgepresst wird und anschließend durch eine zweite Manschette abgedeckt wird. Nach kurzer Aushärtungszeit der Flüssigkeit wird der Dorn schließlich wieder in die Ausgangsposition gebracht.
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Alternativ zu diesem Vorgehen, können die Austrittsöffnungen auch mechanisch vor einem Pressvorgang freigelegt werden.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Öffnungen durch Hitze, vorzugweise einer Flamme, freizulegen.
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Diese Möglichkeit ist aus dem Bereich des Modellbaues bekannt, wonach einfache Einweg-Spritzen benutzt werden, um punktgenaue Verklebungen mit Hilfe der allgemein als Sekundenkleber bezeichneten Flüssigkeiten herzustellen. Die in diesem Bereich verwendeten Spritzen-Kanülen werden durch das Freibrennen mit einer Flamme wiederverwendbar gemacht.
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Um die Reste der ausgehärteten Flüssigkeit vom Dorn zu entfernen, kann dieser durch eine Hülse oder einem mit einer Bohrung versehenem Bauteil geführt werden.
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Diese Elemente können sich beispielsweise frei laufend am Dorn befinden und mit Hilfe einer Zugfeder an einer Presse befestigt sein.
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Alternativ können aber auch ergänzende Vorrichtungen, wie zum Beispiel rotierende Bürsten, schabende oder rotierende Messer oder dergleichen angeordnet sein, die ein Freikratzen des Dorns bewirken.
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Vorzugsweise im Rahmen einer industriellen Anwendung des Verfahrens können Maschinen genutzt werden, bei denen nicht nur der Injektions- und Durchpressvorgang teilweise oder vollständig automatisiert ist. Derartige Einrichtungen können zusätzlich so konstruiert sein, dass die Seile automatisch zugeführt werden, um punktgenaue Durchführungen zu schaffen. Mit Hilfe einer Seilfördereinheit lassen sich so in recht kurzer Zeit viele derartiger Seilanschlussmöglichkeiten sehr genau herrichten.
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Im Privatanwender- bzw. Hobbybereich oder auch beim Erstellen von Seildurchführungen in Kleinserien können einfache mechanische Vorrichtungen genutzt werden, wobei entweder nach Art eines mechanischen Schraubstockes oder aber hydraulisch, ein Dorn durch einen Seil-Kern gepresst wird. Sogenannte Hand-Dornpressen können hier ebenfalls Verwendung finden. Die Injektion der Lösung erfolgt dabei in einem vorgeschalteten Arbeitsschritt.
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Zudem ist es aber auch möglich kleine Pressen mit einem Dorn mit Hohlkanal und manueller oder automatischer Fördereinheit, auszustatten, sodass die Injektion und das Durchpressen in einem Arbeitsgang erfolgen kann.
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Werden die Durchführungen genutzt um Seile miteinander zu verschrauben oder mit Nieten zu versehen, können die Schraub- oder Nietverbindungen mit Elementen versehen sein, die eine zusätzliche beidseitige Stützwirkung der Seilverbindung ermöglichen. Dazu können im Querschnitt U-förmige gelochte, vorzugsweise aus Metall bestehende Scheibenelemente verwendet werden.
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Bei einer Schraubverbindung, können derartige Stützscheiben einer Mutter oder einem Schraubenkopf separat zum Seil hin vorgelagert sein. Sie können aber auch mit mindestens einem dieser beiden Elemente fest verbunden sein.
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Soll die Sicherheit einer Seilverbindung erhöht werden, können, so wie bei den gebräuchlichen Doppel-Seilklemmen mit jeweils zwei Verschraubungen, ähnliche Teile Verwendung finden, mit dem Unterschied, dass die Verschraubung direkt durch den Seil-Kern erfolgt.
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Neben den hier beispielhaft angeführten Anschluss- und Verbindungsmöglichkeiten nach dem neuen Verfahren, können verschiedenartigste Kunststoff- oder auch Metallteile konstruiert werden, die weitere spezielle Anwendungsmöglichkeiten eröffnen oder die die bereits dargestellten erweitern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CH 000000694667 A [0007]
- EP 2547929 B1 [0007]