-
Verfahren zum Befestigen eines mit einem hinterschnittenen Kopfteil
versehenen Befestigungs- oder Verbindungselements in der dünnen Wand eines Formteiles
aus thermoplastischem Kunststoff und Vakuumziehform zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines mit einem hinterschnittenen
Kopfteil versehenen Befestigungs, oder Verbindungselements in der dünnen Wand eines
Formteils aus thermoplastischem Kunststoff, die in erweichtem Zustand durch einseitigen
Überdruck eines Strömungsmediums an eine Formfläche angepreßt und gleichzeitig um
den aus der Formfläche frei herausragenden Kopfteil des Befestigungs- bzw. Verbindungselements
herumgelegt wird, ferner ein Werkzeug bzw. eine Vakuumziehform zur Ausübung des
Verfahrens.
-
Bei Kunststoffbauteilen, die im Spritz- oder Preßverfahren geformt
werden, kann das Festlegen eines Befestigungs- oder Verbindungsorgans in dem Bauteil
in sehr einfacher Weise dadurch erfolgen, daß man das Befestigungs- oder Verbindungsorgan
mit einem zu seiner- Halterung bestimmten Teil in die Preß- oder Spritzform derart
einsetzt, daß das Preß-oder Spritzmaterial den Halterungsteil eng umschließt und
dadurch sicher festhält, Bei dünnwandigen Bauteilen, die aus thermoplastischen Kunststoffolien
im Vakuumziehverfahren hergestellt werden, ergeben sich jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich
des einwandfreien Festlegens von Befestigungs- oder Verbindungsorganen. Die geringe
Wandstärke solcher Bauteile gestattet im allgemeinen ein Einschrauben ohne Aufschweißen
einer Verstärkungsplatte nicht, so daß man z. B. eine Klemmbefestigung mittels Unterlegscheiben
und Muttern vorsehen muß, was umständlich und auch relativ zeitraubend ist.
-
Wenn das dünnwandige Bauteil auch an der Einsatzstelle des Befestigungs-
oder Verbindungsorgans einwandfrei dicht sein soll, müssen meist zusätzliche Dichtungseinlagen
vorgesehen werden.
-
Es ist bereits bei im Blasverfahren hergestellten hohlen Formkörpern,
so bei Flaschen, Kanistern od. dgl., bekannt, in der Blasform vor Blasen des eigentlichen
Formkörpers Gegenstände mit hinterschnittenem Kopfteil einzubringen, die beim Blasen
der aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Folie in der Blasform von der Folie
umschlossen werden. Hierbei bilden sich jedoch Lufteinschlüsse, die ein festes Umschließen
des hinterschnittenen Kopfteils verhindern.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befestigen
eines mit einem hinterschnittenen Kopfteil versehenen Befestigungs- bzw.
-
Verbindungselements, wie einer Kopfschraube, eines Splintes, einer
Mutter od. dgl. in der dünnen Wand eines Formteiles bei Anwendung des Vakuum-Tiefziehens
bereitzustellen, mit dem die Befestigungs- bzw. Verbindungselemente an ihrem Kopfteil
völlig fest von der Kunststoffolie umschlossen werden.
-
Bei einem Verfahren zum Befestigen eines mit einem hinterschnittenen
Kopfteil versehenen Befestigungs- oder Verbindungselements in der dünnen Wand eines
Formteiles aus thermoplastischem Kunststoff, die in erweichtem Zustand durch einzeitigen
Überdruck eines Strömungsmediums an eine Formfläche angepreßt und gleichzeitig um
den aus der Formfläche frei herausragenden Kopfteil des Befestigungs- bzw. Verbindungselements
herumgelegt wird, besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß bei der Anwendung
des Vaknum-Tiefziehens das Befestigungs- bzw. Verbindungselement, wie eine Kopfschraube,
ein Splint, eine Mutter od. dgl., im Bereich einer Absaugöffnung der Ziehform mit
einem Spiel gehalten wird, das ein Absaugen der Luft unterhalb des Kopfteils gestattet,
wodurch erreicht wird, daß die Kunststoffolie ohne jeglichen Lufteinschluß um den
Kopfteil des Befestigungs-bzw. Verbindungselements auch unterhalb des Kopfteils
formschlüssig und fest angelegt wird und somit eine feste Verbindung zwischen der
dünnen Wand des Formkörpers und dem Befestigungs- bzw. Verbindungselement erzielt
wird.
-
Nach der Erfindung wird zur Ausübung des Verfahrens eine Vakuumziehform
vorgeschlagen, bei der in die Absaugöffnung der Ziehform ein Anschlag hineinragt,
der den hinterschnittenen Kopf-
teil des Befestigungs- bzw. Verbindungselements
in dem erforderlichen Abstand zur Formfläche hält.
-
Der »Kopf« des Befestigungs- oder Verbindungsorgans - der auch ein
mit einem Muttergewinde versehener, auf einen Gewindeschaft aufgebrachter Körper
sein kann - wird bei dem Ziehvorgang durch eine geschlossene, dünnwandige Ausstülpung
der dünnen Wand des geformten Bauteiles vollkommen umhüllt, die Ausstülpung umgreift
mit ihrem eingezogenen Rand auch den aus der Formfläche um ein geringes Maß herausragenden
Schaftteil des Befestigungs- oder Verbindungsorgans und » schnürt« diesen Schaftteil
ein.
-
Wenn der Kopfteil des Befestigungs- oder Verbindungsorgans bzw. der
Muttergewindekörper keine vollkommene Rotationskörperform, sondern eine beispielsweise
durch Anflachungen, Nuten oder einen unsymmetrischen Querschnitt - wie-beispielsweise
der Kopf eines Splintes - gebildete Form hat, so wird nach dem~erfindungsgemäßen
Verfahren eine drehfeste Halterung in dem dünnwandigen Bauteil erzielt. Die einwandfreie
Dichtung an der Einsatzstelle des Befestigungs- oder Verbindungsorgans ist durch
den vollständigen Abschluß gegeben, den die Ausstülpung der Wand des Bauteiles bildet,
in der der Kopf des Befestigungs- oder Verbindungsorgans sitzt.
-
Wenn es sich bei derjenigen Fläche des dünnwandigen Bauteiles, an
der die zum Festhalten des-Befestigungs- oder Verbindungsorgans dienende Ausstülpung
gebildet wird, um eine Außen- oder Schaufläche handelt, so kann es erwünscht sein,
die Ausstülpung nicht so weit nach außen hervortreten zu lassen, wie dies durch
die Hohe des Kopfes des Befestigungs- oder Verbindungsorgans bedingt ist.
-
In diesem Falle setzt man zweckmäßigerweise das Befestigungs- oder
Verbindungsorgan innerhalb einer Vertiefung oder Ausnehmung der Formfläche oder
der Formwand in diese ein, deren Tiefe gegenüber ihrer Randbegrenzung etwas größer
als die Höhe des Kopfes des Befestigungs- oder Verbindungsorgans ist. Dann liegt
bei dem fertigen Bauteil die den Kopf haltende Ausstülpung der Bauteilwand in einer
Vertiefung des Bauteiles, aus der sie nicht über die äußere Begrenzung herausragt.
-
Um auf jeden Fall sicherzustellen, daß die sich beim Tiefziehvorgang
um den Kopf des Befestigungs-oder Verbindungsorgans bildende Ausstülpung auch den
einen kleineren Querschnitt als der Kopf aufweisenden, sich unmittelbar an den Kopf
anschließenden Schaftteil dicht und eng umschließt, ist es vorteilhaft, den Schaft
des Befestigungs- und Verbindungsorgans mit geringem seitlichen Spiel in eine als
Absaugöffnung dienende Kanalbohrung der Ziehform einzusetzen, an die das Saugvakuum
angeschlossen wird. Durch das geringe seitliche Spiel wirkt sich das Saugvakuum
bis zum Schluß des Verformungsvorganges in der Ziehform in dem Bereich unterhalb
des Kopfes des Befestigungs- oder Verbindungsorgans aus; man erhält so die Gewähr,
daß der unter dem Kopf eingezogene Rand der Ausstülpung fest an den Schaftabschnitt
angesaugt wird.
-
Zur näheren Erläuterung ides erfindungsgemäßen Verfahrens ist in
der Zeichnung ein Durchführungsbeispiel dieses Verfahrens veranschaulicht; es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine -vereinfacht dargestellte Vakuumziehform,
die zur
Herstellung einer mit. Versteifungssicken versehenen, dünnwandigen Kunststoffplatte
dient, in deren Mitte ein Befestigungsorgan in Form einer Kopfschraube oder einer
Schraubenmutter in der oben beschriebenen Weise festgelegt werden soll, F i g. 2
einen der F i g. 1 entsprechenden Schnitt durch die Ziehform nach Beendigung des
Ziehvorganges, Fig.3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 2, der die Umhüllung
des Kopfes des Befestigungsorgans durch die Folienausstülpung deutlicher erkennen
läßt, Fig. 4 eine zur Hälfte geschnittene Aufsicht auf die den Kopf des Befestigungsorgans
umfassende Ausstülpung.
-
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vakuum-Ziehvorrichtung besteht
aus dem ebenen Formentisch 1 mit einem an eine Vakuumquelle anzuschließenden Saugstutzen
2, der auf dem Tisch 1 über die Randdichtung 3 abgestützten Ziehform 4, deren Oberfläche
5 die »Formfläche« darstellt, und einem heb- und senkbaren Rahmen 6, in den die
zu verformende Kunststoffolie 7 eingespannt wird. Die Ziehform 4 enthält jeweils
von den eingezogenen Ecken der Formfläche 5 ausgehende Saugkanäle 8, die mit dem
flachen Absaugraum 9 oberhalb des Tisches 1 in Verbindung stehen. In ihrem mittleren
Teil 5 a ist die Formfläche vertieft; in dieser Vertiefung oder Ausnehmung mündet
zentrisch der mit größerem Querschnitt ausgeführte Kanal 11.
-
In diesen zur Aufnahme der Kopfschraube 10 bestimmten größeren Kanal
11 ist der Schraubenschaft 10a mit Spiel eingesetzt und z. B. durch eine Brückella
derart gehalten, daß der Kopf 12 (der auch eine auf einen Schaft aufgeschraubte
Mutter sein kann) über die Formfläche 5 a um ein Maß 13 heraussteht, das wesentlich
größer ist als das doppelte Maß der Stärke der Folie 7.
-
Dann wird der Rahmen 6 mit der durch Beheizen erweichten Folie 7
abgesenkt, wobei die am Rahmen sitzendenUmfangsdichtungen 14 den Raum zwischen der
Folie 7 und der Ziehform 4 dicht abschließen und durch den Saugstutzen 2 die Luft
aus dem geschlossenen Formraum abgesaugt wird.
-
Dabei schmiegt sich die erweichte Folie 7' der formenden Oberfläche
der Ziehform 4 eng an; durch den äußeren Luftdruck wird sie um den Kopf 12 und schließlich
unter den Kopf gedrückt, bis sie mit einer eingezogenen Umfangsfalte 15 auch an
dem Schaft 10a eng anliegt.
-
Der Saug- bzw. Unterdruck wird bis zum Abkühlen und Verfestigen der
nun geformten Folie aufrechterhalten und sodann der Rahmen 6 wieder angehoben. Dabei
hebt sich die an den Stellen der Formrippen 16 mit Versteifungssicken 7a versehene
Folie von der Ziehform 4 ab und nimmt die fest in ihrer eingezogenen Ausstülpung
17 sitzende Kopfschraube 10 (oder die auf dem Haltschaft sitzende Mutter) mit.
-
Da die erstarrte Ausstülpung 17 den mehrfach angeflachten Kopf 12
bzw. dessen Flächen 12a eng anliegend umfaßt (F i g. 3 und 4), ist dieser auch gegen
Verdrehen gesichert, und außerdem ist die »Sitzstelle« des Befestigungs- oder Verbindungsorgans
vollkommen dicht. In der gleichen Weise lassen sich auch andere Befestigungs- und
Halterungsorgane in einem im Ziehverfahren geformten dünnwandigen Bauteil fest und
dicht festlegen, z. B.
-
Splinte, Druckknöpfe, Bördelniete u. dgl.; diese Organe müssen aber
einen Kopf aufweisen, um den herum die Folie gezogen werden kann.