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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Aufnahmeelementes
mit einem Innengewinde in einem Urformverfahren mit einer teilbaren
Form und zumindest einer in die Form hineinragenden, drehbaren Spindel,
an der ein Außengewinde
ausgebildet ist. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Formspindel
für Urformwerkzeuge
mit unterbrochenem Außengewinde
sowie ein Aufnahmeelement mit einem unterbrochenen Innengewinde.
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Die
Herstellung unterbrochener Innengewinde erfolgt üblicherweise in einem zweistufigen
Verfahren, nämlich
in dem Einarbeiten eines Gewindes in ein Vollmaterial oder dem Gießen des
Gewindes in einem ersten Schritt und dem Herausfräsen oder
Herausschleifen der Gewindeunterbrechungen in einem anschließenden Fertigungsschritt.
Die Gewindeunterbrechungen erstrecken sich in Richtung der Einschraubrichtung
und sind in der Regel bis auf den Außendurchmes ser des Innengewindes
durch teilweises Entfernen der Gewindegänge gefertigt. Dies ist ein
außerordentlich
aufwendiges Verfahren.
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Ebenfalls
ist es möglich,
Innengewinde in einem Spritzgießverfahren
herzustellen, so dass innerhalb des Innengewindes ein Kontaktelement
hineinragen kann, beispielsweise zur Aufnahme von elektrischen Steckkontakten.
Ist ein solches Kontaktelement innerhalb des Innengewindes angeordnet,
ist die Fertigung der Unterbrechungen aufgrund der beengten Raumsituation
außerordentlich
mühsam.
Ein Herstellen von Unterbrechungen im Urformverfahren war bislang
nicht möglich,
da das Formwerkzeug bei vorhandenen Unterbrechungen nicht aus dem
Aufnahmeelement herausschraubbar ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung
dahingehend weiterzubilden, dass Innengewinde mit Unterbrechungen
schnell und kostengünstig
hergestellt werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Ebenfalls wird diese Aufgabe durch eine Formspindel mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung eines Aufnahmeelementes mit einem Innengewinde in
einem Urformverfahren sieht eine teilbare Form und zumindest eine
in die Form hineinragende, drehbare Spindel oder Formspindel vor,
an der ein Außengewinde
ausgebildet ist, um an dem Endprodukt, nämlich dem Aufnahmeelement,
ein korrespondierendes Innengewinde auszubilden. Das Außengewinde
an der Spindel weist zumindest eine Unterbrechung auf, so dass korrespondierend
an dem Innengewinde des Aufnahmeelementes eine Unterbrechung ausgebildet
ist. Relativ zu der Spindel ist entlang der Längserstreckung der Spindel
zumindest ein Schlitten längsverschieblich
in der Unterbrechung gelagert. Dabei ist die Außenkontur des Schlittens radial
zumindest mit dem Au ßengewinde
abschließend ausgebildet
und ragt in das Außengewinde
hinein, um eine Unterbrechung des Gewindeganges des Außengewindes
und damit korrespondierend eine Ausnehmung innerhalb des Gewindeganges
parallel zur Schraubrichtung des Innengewindes auszubilden. Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist es möglich,
dass nach dem Füllen
der Form, beispielsweise in einem Gieß- oder Spritzgießverfahren
für Metall oder
Kunststoff, nach dem Erstarren des Materials der Schlitten entlang
der Spindelachse aus dem Außengewinde
herausgezogen wird, so dass nach Entfernen des Schlittens auf herkömmliche
Art und Weise die Spindel aus dem Aufnahmeelement herausgedreht
werden kann. Dadurch ist es möglich,
ein Aufnahmeelement mit einem unterbrochenen Innengewinde mittels
eines Urformverfahrens in einem Fertigungsgang herzustellen, ohne
eine spanende Bearbeitung vornehmen zu müssen. Der üblicherweise vorzusehende zweite
Arbeitsgang, nämlich
das Entfernen von Teilen des Gewindeganges parallel zur Schraubrichtung,
entfällt,
so dass mit einer hohen Genauigkeit bei geringen Herstellkosten
ein Aufnahmeelement mit einem unterbrochenen Innengewinde gefertigt
werden kann.
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Die
Außenkontur
des Schlittens, zumindest des Teils des Schlittens, der in das Außengewinde bzw.
in die Außengewindeunterbrechungen
hineinragt, kann auch radial über
das Außengewinde
hervorstehen, so dass die Unterbrechung als eine Ausnehmung ausgebildet
ist, die über
den Außendurchmesser
des Innengewindes hinausgeht.
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Um
eine präzise
Führung
des Schlittens zu erzielen, ist dieser in einer Weiterbildung in
einer Nut in der Spindel geführt,
wobei die Nut parallel zur Schraubrichtung bzw. Längserstreckung
der Spindel ausgebildet ist.
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Es
ist auch möglich,
um eine höhere
Tragkraft des Gewindes bereitzustellen, dass die Unterbrechungen
das Außengewinde
in Längserstreckung nur
teilweise durchbrechen, also dass zumindest einige, vollständige Gewindegänge vorhan den
sind. Somit wird gewährleistet,
dass nach dem Einführen eines
Steckers oder dergleichen durch Drehen eines korrespondierenden
Außengewindes
zumindest ein Gewindegang des Außengewindes vollumfänglich mit
dem Gewindegang des Innengewindes zur Deckung kommt.
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Um
nach dem Zurückziehen
des Schlittens auf einfache Art und Weise die Spindel entfernen
zu können,
ist an der Spindel eine Außenverzahnung vorgesehen,
die z.B. mit einer längsverschieblichen Zahnstange
oder einem anderen Antrieb in Eingriff steht. Dadurch wird erreicht,
dass durch Längsverschiebung
der Zahnstange damit in Eingriff befindliche Außenverzahnungen mehrerer Spindeln
gleichzeitig in Bewegung gesetzt werden, um so mehrere Spindeln
aus dem Aufnahmeelement heraus zu drehen.
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Die
Form weist vorteilhafterweise ein Oberteil und ein Unterteil auf,
um das urgeformte Aufnahmeelement entnehmen zu können. Die Spindel ist dabei
entweder in dem Ober- oder Unterteil verschieblich gelagert, um
beispielsweise nach Entfernen des Oberteils das Aufnahmeelement
aus dem Unterteil heraus zu schieben. Wird dabei der Schlitten ortsfest
an dem Unterteil gehalten, wird mit dem Herausschieben der Spindel
und dem Aufnahmeelement gleichzeitig der Schlitten aus dem Außengewinde
herausgezogen. Anschließend
muss die Spindel lediglich gedreht werden, um das Aufnahmeelement entnehmen
zu können.
Anschließend
wird die Spindel bzw. werden die Spindeln wieder in ihre Ausgangsposition
zurückverfahren,
so dass eine erneute Befüllung
der Form erfolgen kann.
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Zweckmäßigerweise
weist der Schlitten im vorderen, dem Außengewinde zugewandten Ende eine
glatte, gewölbte
Außenoberfläche auf,
deren Rundung im Wesentlichen der Rundung des Außendurchmessers des Innengewindes
oder der Kontur und dem Außendurchmesser
der Spindel entspricht. Das vordere Ende des Schlittens weist eine
langgestreckte Gestalt auf, vorzugsweise mit parallel zu der Schraubrichtung
verlaufenden Kanten, um korrespondierende Außengewinde zunächst senkrecht über mehrere
Gewindegänge
hinweg einführen
und anschließend
verschrauben zu können.
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Die
erfindungsgemäße Formspindel
für Urformwerkzeuge
mit unterbrochenem Außengewinde sieht
vor, dass an der Spindel zumindest ein Schlitten längsverschieblich
gelagert ist, der in Außengewindeunterbrechungen
hineinragt und radial zumindest mit dem Außengewinde abschließt.
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Das
mit der Vorrichtung hergestellte Aufnahmeelement sieht ein unterbrochenes
Innengewinde und ein Kopplungsteil vor, das in einem einzigen Urformverfahren,
vorzugsweise Spritzgussverfahren, hergestellt ist. Weitere Bearbeitungen
des Gewindes sind nicht erforderlich.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – eine perspektivische
Teilschnittansicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;
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2 – eine Schnittansicht;
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3 – eine perspektivische
Teilschnittansicht der Vorrichtung;
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4 – eine Ansicht
mit herausgeschobenen Spindeln;
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5 – eine Ansicht
mit herausgedrehten Spindeln;
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6 – eine Formspindel
in Seitenansicht;
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7 – eine Formspindel
in perspektivischer Darstellung;
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8 – ein Aufnahmeelement
in Draufsicht; sowie
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9 – ein Aufnahmeelement
in perspektivischer Ansicht.
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In 1 ist
in Teilschnittansicht eine Form 10 mit einem Oberteil 11 und
einem Unterteil 12 dargestellt. Die Form 10 ist
teilbar, das heißt,
dass das Oberteil 11 abgenommen werden kann. Innerhalb der
Form 10 sind nicht näher
bezeichnete Kanäle zum
Zuführen
von Material, beispielsweise Kunststoff oder Aluminium, vorgesehen,
um ein Aufnahmeelement 20 zu formen. Dieses Aufnahmeelement 20 wird
in einem Formenraum gebildet, der von dem Oberteil 11 und
dem Unterteil 12 ausgebildet wird. In diesen Formenraum
ragen zwei Spindeln 30 mit ihren vorderen Enden hinein.
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An
den vorderen Enden der Spindeln 30 sind Außengewinde 31 ausgebildet,
so dass nach Füllen des
Formenraumes (Kavität)
an dem Aufnahmeelement 20, also dem spritzgegossenen Teil
ein Innengewinde ausgebildet ist. Das Außengewinde 31 weist Unterbrechungen
auf, die in der 1 nicht zu erkennen sind. In
diesen Unterbrechungen befindet sich das vordere Ende eines Schlittens 40,
der längsverschieblich
entlang der Längserstreckung
der Spindel 30 an dieser gelagert ist. Dieser Schlitten 40 wird
an dem Unterteil 12 in Schraubrichtung ortsfest, aber drehbar über eine
Rückhaltebuchse 50 gehalten, während die
Spindel 30 längsverschieblich
in dem Unterteil 12 gelagert ist. Ebenfalls ist die Spindel 30 drehbeweglich
gelagert, so dass bei einem Entformen das Außengewinde 31 durch
eine Drehung der Spindel 30 herausgedreht werden kann.
Diese Drehung wird hier durch eine Zahnstange 60 bewirkt,
die längsverschieblich
ausgebildet ist und eine Außenverzahnung 33,
die an der Spindel 30 ausgebildet ist, kämmt. Alternative
Antriebe sind möglich.
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In
der 2 ist der Aufbau gemäß der 1 in teilweiser
Schnittdarstellung gezeigt. Darin ist zu erkennen, dass der Schlitten 40 in
einer Nut 32 der Spindel 30 gelagert ist, so dass
eine exakte Führung des
Schlittens gewährleistet
ist. In der Schnittdarstellung der Spindel 30 ist zu erkennen,
dass die Rückhaltebuchse 50 den
Schlitten 40 formschlüssig
an einem Absatz 41, der an dem Schlitten 40 ausgebildet ist,
zurückhält. Über diesen
Absatz 41 ist es möglich, dass
der Schlitten 40 zusammen mit der Spindel 30 bei
einem Herausdrehen des Außengewindes 31 aus dem
Aufnahmeelement 20 mitdreht, jedoch in Richtung der Längsachse
der Spindel 30 ortsunveränderlich bleibt.
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In
der 3 ist in einer vergrößerten Darstellung zu erkennen,
dass die Rückhaltebuchse 50 in dem
zweigeteilten Unterteil 12 gelagert ist. Über den Absatz 41 wird
der Schlitten 40, der innerhalb der Nut 32 geführt ist,
in Längserstreckung
ortsfest gehalten, während
eine Drehung möglich
ist. Die 3 zeigt eine geöffnete Form 10,
bei der im Formenraum ein Aufnahmeelement 20 ausgebildet
ist. Der Schlitten 40 befindet sich noch in der Formposition,
also in der Stellung, in der das vordere Ende des Schlittens 40 in
Unterbrechungen des Außengewindes 31 eingreift,
um so in dem Innengewinde des Aufnahmeelementes 20 Ausnehmungen
oder Unterbrechungen auszubilden. In der dargestellten Position
kann durch eine Verschiebung der Zahnstange 60 die Spindel 30 nicht
aus dem Aufnahmeelement 20 heraus gedreht werden, da die
Schlitten 40, vorliegend drei, eine Drehung blockieren
würden.
Die Außenverzahnungen 33 befinden
sich auch in dieser Stellung im Eingriff mit der Zahnstange 60.
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In
der 4 ist eine weitere Phase der Herstellung des Aufnahmeelementes 20 gezeigt,
bei dem die Spindeln 30 in Pfeilrichtung nach oben fahren,
so dass das Aufnahmeelement 20 über das Oberteil 12 hinaus
gefahren wird. Dabei wird durch die Rückhaltebuchse 20 der
Schlitten 40 ortsfest gehalten und gleitet entlang der
Buchse 32 an der Spindel 30 entlang. Das Aufnahmeelement 20 wird
mittels der Spindeln 30 herausgefahren, gleichzeitig werden die
vorderen Enden des Schlittens 40 aus den Unterbrechungen
im Außengewinde 31 herausgezogen, so
dass die Spindeln 30 für
ein Herausdrehen durch eine Verschiebung der Zahnstange 60 freigegeben sind.
Nach dem Verschieben der Zahnstange 60 werden die Formspindeln 30 aus
dem Aufnahmeelement 20 herausgedreht, ein Nacharbeiten
des Innengewindes ist nicht mehr notwendig.
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Um
ein Kontaktelement oder eine Steckeraufnahme innerhalb des Innengewindes
des Aufnahmeelementes 20 auszubilden, kann das vordere Ende
der Spindel 30 hohl ausgebildet sein, so dass eine entsprechende
Zylinderform mit Ausnehmungen für
elektrische, hydraulische oder pneumatische Kontakte in dem Aufnahmeelement 20 ausgebildet
werden kann.
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In
der 5 ist der Zustand gezeigt, nachdem das Aufnahmeelement 20 entformt
wurde, indem die Spindeln 30 in die entsprechende Richtung verdreht wurden.
Es sind in der Schnittdarstellung sowohl das Innengewinde 21 als
auch die Unterbrechungen 22 zu erkennen, ebenfalls ist
das mittig angeordnete Kontaktelement 23 zur Aufnahme elektrischer
Kontakte dargestellt. Das entsprechende Negativ in Gestalt eines
Hohlraumes 35 ist in dem oberen Ende der Spindel 30 ausgebildet,
an dessen Außenseite
ein Außengewinde
mit Unterbrechungen 34 ausgebildet ist. Diese Unterbrechungen 34 erstrecken
sich in dem Ausführungsbeispiel über drei
Gewindegänge,
in die das vordere Ende des Schlittens 40 einfahrbar ist,
so dass die Außenkontur 42 des vorderen
Endes des Schlittens radial mit dem Außenumfang des Außengewindes 31 abschließt.
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Die 6 zeigt
eine Spindel oder Formspindel 30 mit einem Außengewinde 31 am
vorderen Ende und darin eingebrachten Unterbrechungen 34. Diese
Unterbrechungen 34 bilden in ihrer Verlängerung eine Nut 32 aus,
in der der nicht dargestellte Schlitten geführt ist. Der Schlitten 40 und
die Spindel 30 schließen
zumindest bündig
in ihrem Umfang ab, so dass eine problemlose Drehung bei einer exakten Führung der
Spindel innerhalb des Unterteils 12 gewährleistet ist. Ebenfalls sind
an der Spindel 30 Außenverzahnungen
vorgesehen, die ständig
im Eingriff mit einer nicht dargestellten Zahnstange 60 stehen.
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Eine
perspektivische Ansicht der Spindel 30 ist in der 7 dargestellt,
anhand der auch der Hohlraum 35 im vorderen Bereich der
Spindel 30 zu erkennen ist.
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Das
erfindungsgemäße Aufnahmeelement 20 ist
in den 8 und 9 dargestellt, vorliegend als
Kunststoffspritzgussteil, alternativ auch als ein Metallspritzgussteil.
Neben einer Ausführungsform als
das dargestellte Steckeraufnahmeelement, sind auch Hydraulik- oder
Pneumatikanwendungen oder andere Steckverbindungen, die eine schnelle
Verschraubung durch Einführen
eines Steckers oder einer Leitung in ein unterbrochenes Gewinde
und Drehen des Außengewindes
zum Ineingriffbringen mit dem Innengewinde vorgesehen.
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Das
Aufnahmeelement 20 besitzt in der dargestellten Ausführungsform
in dem Innengewinde 21 ein zentrisch angeordnetes Kontaktelement 23,
wobei die Unterbrechungen 22 korrespondierend zu Gewindeabschnitten
in einem Außengewinde
ausgebildet sind.
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Sollte
nur ein Innengewinde 21 hergestellt werden, ist zur Entspindelung
einer Arretierung oder Verdrehsicherung des Aufnahmeelementes 20 notwendig.
Bei zwei oder mehreren Innengewinden 21 stabilisieren sich
die Spindeln 30 gegenseitig, so dass auf einen Anschlag
oder eine Verdrehsicherung verzichtet werden kann. Neben möglichen
elektrischen Anschlüssen,
können
auch pneumatische oder hydraulische Anschlüsse mit dem dargestellten Aufnahmeelement
verwirklicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, auch
auf engstem Raume unterbrochene Innengewinde realisieren zu können, ohne
dass das Gewinde selbst nachgearbeitet werden muss. Es lassen sich
dadurch schnell und kostengünstig
unterbrochene Innengewinde herstellen, die eine schnelle und zuverlässige Verriegelung
an einem Bauteil ermöglichen.