DE202014100570U1

DE202014100570U1 - Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen mittels eines gegen Verlust gesicherten Steckelements

Info

Publication number: DE202014100570U1
Application number: DE201420100570
Authority: DE
Original assignee: SCHLAADT PLASTICS GmbH
Current assignee: SCHLAADT PLASTICS GmbH
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-03-10
Anticipated expiration: 2024-02-11

Abstract

Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen, gekennzeichnet durch – integral an die zu verbindenden Partikelschaumbauteile angeschäumte Achsführungen (1, 2), – wobei diese Achsführungen (1, 2) ineinandergreifend einen gemeinsamen Kanal (7) zur Aufnahme einer die Partikelschaumbauteile gelenkig verbindenden Steckachse (3) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Gestaltung dieses Klappsystems für Bauteile aus Partikelschäumen soll hierbei insbesondere für EPP Partikelschaumbauteile angewandt werden.
Heutige Verbindungssysteme für die Kombination beispielsweise von Deckeln zu Isolierbehältern oder klappbaren Transportbehältern verfügen üblicherweise über einen Klemmmechanismus oder ein nachträglich eingesetztes Scharnierbauteil, welches an beiden Bauteilhälften in einem nachgelagerten Prozess befestigt werden muss. Beide Varianten kommen in der industriellen Praxis zur Anwenden und haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile.
Aus der WO 002006105962 A1 ist eine thermisch, isolierende Transportbox, bestehend aus einem Behälter und mindestens einem Deckteil bekannt, wobei die Längsseitenteile und die Querseitenteile um jeweils parallel zum Bodenteil verlaufende Schwenkachsen schwenkbar am Bodenteil gehaltert sind, so dass sie aus einer zusammengeklappten, sich parallel zum Bodenteil erstreckenden Ausrichtung in eine hierzu senkrechte Ausrichtung aufklappbar sind und nachfolgend der Transportraum mittels des Deckelteiles verschließbar ist. Die erforderlichen Scharnierelemente werden hierbei integral bei der Formschäumung mit ausgeformt und bewirken durch die Rückstelleigenschaften der Partikelschäume ein Verklemmen der Bauteile an deren Scharnierelementen nach deren Zusammenfügen zur Transportbox.
Der Nachteil derartiger Klemmverbindungen ist, dass sich eine Klemmverbindung durch überdehnen konstruktionsbedingt lösen lässt. Der Vorteil ist die einfache Herstellung ohne bewegliche Schieberelemente im Schäumwerkzeug.
Der Nachteil von einer alternativen Scharnierverbindungen ist die erforderliche nachträgliche Montage an beiden Teilen der Klappverbindung oder das Einschäumen von Befestigungselementen zur nachträglichen Verbindung der beiden Halbelemente. Beide Optionen ergeben einen komplizierten Schäumvorgang bzw. eine aufwändige Montage, da viele Komponenten verbunden werden müssen. Der Vorteil einer Scharnierlösung ist die zuverlässige Funktion der Klappverbindung und die absolute Verliersicherheit des klappbaren Elements.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung vor diesem Hintergrund ist es, eine Lösung für ein Klappsystem zur Verbindung von Bauteilen aus Partikelschaum zu schaffen, das eine effiziente Fertigung der Verbindungsbereiche integral im Schäumprozess der Bauteile mit den Vorzügen nachträglich eingesetzter Scharnierbauteile verbindet, wobei sowohl eine einfache Montage als auch die Verliersicherheit der verbundenen Bauteile erreicht werden sollen.
Erreicht wird dies durch das erfindungsgemäße Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die weiteren Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
Das erfindungsgemäße verliersichere Klappsystem zur Verbindung besteht immer aus drei Elementen, die im folgenden benannt und erläutert werden, und nutzt dabei die Rückstelleigenschaften der Partikelschäume wie z.B. bei EPP aus, um die Verliersicherheit zu erreichen.
Grundsätzlich sind als zwei integral angeformte Elemente der drei erforderlichen Elemente an den zu verbindenden Bauteilen Achsführungen angeordnet, die an den miteinander verbundenen Bauteilen derart alternierend angeordnet sind, dass diese ineinandergreifend einen gemeinsamen Führungskanal für das dritte konstruktive Element bilden, nämlich eine die beiden geschäumten Bauteile gelenkig verbindende Steckachse.
Die Achsführungen (1, 2) sind hierbei zu unterteilen in die am beweglichen Teil des Systems, bspw. einem Deckel, angeordneten und an diesem ausgeformten Achsführungen (1), wobei diese in der vorliegenden Bauform der Erfindung ohne erforderliche Schieberfunktionen aus einem Schäumwerkzeug gefertigt werden können. In einer beispielhaften Bauform handelt es sich um drei Achsführungen (1), die jeweils eine Lücke einschließen, in welche die alternierend angeordneten Achsführungen (2) am festen Teil des Systems, bspw. einem geschäumten Behälter, eingreifen.
In der vorliegenden Bauform der Erfindung erfordert die Herstellung dieser zweiten Achsführungen (2) minimale Schieberfunktionen im Schäumwerkzeug die z.B. leicht über ein Federpaket betrieben werden können.
Zur Montage der fertigen Klappverbindung ist abschließend eine Steckachse (3) erforderlich, die in den in den Achsführungen (1, 2) verlaufenden Kanal (7) eingeschoben wird. Diese Steckachse (3) besteht vorzugsweise aus einem massiven Stab der effizient als Strangware bezogen werden kann und ist somit ein bewegliches Bauteil, welches nicht integraler Bestandteil der Bauteile aus Partikelschaum ist und somit die Brücke zu Systemen bildet, bei denen die Verbindungsmittel erst nachträglich angebracht werden. Allerdings besteht der große Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die Montage der Bauteile lediglich diesen einen Arbeitsschritt der Einführung der Steckachse (3) in den Kanal (7) erfordert, wobei die Frage der Verliersicherheit sich somit nur auf dieses bewegliche Bauteil der Steckachse bezieht, worauf in der Beschreibung der Figuren näher eingegangen wird.
Idealerweise wird für die Steckachse ein Kunststoff verwendet der dem gleichen Recyclingkreislauf zugeordnet ist wie die Schaumteile, für ein EPP-Schaumteil dementsprechend aus PP. Alternativ können aber auch andere Werkstoffe und eine rohrförmige Geometrie eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren näher beschrieben. Diese zeigen das Klappsystem in zusammengesetzter Form wie auch die einzelnen konstruktiven Elemente der Achsführungen (1, 2) und die Werkzeuge, die für deren integrale Herstellung mit den geschäumten Bauteilen erforderlich sind. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Klappsystems mit nicht voll eingeschobener Steckachse 3;
2 die separiert dargestellte Achsführung 1 in zwei perspektivischen Ansichten;
3 die miteinander verbundenen Achsführungen 1 und 2 mit eingesetzter Steckachse 3;
4 eine separiert dargestellte Achsführung 2 in perspektivischen Ansichten;
5 eine Teilansicht eines Partikelschaumbauteils mit angeschäumten Achsführungen 1 in einer Draufsicht;
6 randständige Achsführungen 1 mit randständigen Sicherungen für die Steckachse;
7 eine perspektivische Ansicht des offenen Werkzeugs zum Anschäumen der Achsführungen 1 an ein Partikelschaumbauteil;
8 eine Draufsicht in den Bereich eines Werkzeugs, in dem die Achsführungen 1 an ein Partikelschaumbauteil angeschäumt werden mit Kerneinsätzen 4;
9 eine Draufsicht in den Bereich eines Werkzeugs, in dem die Achsführungen 2 an ein Partikelschaumbauteil angeschäumt werden mit herausgezogenen, schiebbaren Kerneinsätzen 4;
10 eine Draufsicht in den Bereich eines Werkzeugs, in dem die Achsführungen 2 an ein Partikelschaumbauteil angeschäumt werden mit eingeschobenen Kerneinsätzen 4;
11 den Werkzeugbereich zur Erzeugung der Achsführungen 2 mit herausgezogenen Kerneinsätzen 4 in einer perspektivischen Ansicht sowie
12 den Werkzeugbereich zur Erzeugung der Achsführungen 2 an ein Partikelschaumbauteil und den entsprechenden Bereich des Partikelschaumbauteils mit Achsführungen 4.
Die Integration der Achsführungen (1) (2) an einem beliebigen Partikelschaumteil 11, welches an einem weiteren Partikelschaumteil 11 gelenkig angeordnet um bis zu 195° geklappt werden kann, erfolgt effizient in einem Schäumprozess mit Partikelschäumen wie nachfolgend beschrieben.
Grundlage für den Verzicht auf bewegliche Schieberelemente im Werkzeug 12 ist eine Ausrichtung der Achsführungen 1 in Bezug zur Trennebene des Schäumwerkzeugs. Hierbei wird der Kanal 7 in den Achsführungen 1 durch drei Kerneinsätze 4 (7 und 8) erzeugt, die senkrecht zur Trennebene des Werkzeugs 12 verlaufend in diesem angeordnet sind. Diese Dreiteilung ist erforderlich zur Erzeugung eines durchgängigen Kanals 7 innerhalb der Achsführungen 1, der parallel zur Trennebene des Werkzeugs 12 verläuft.
Von den gegenüberliegenden Werkzeughälften ausgehend verlaufen die Kerneinsätze 4 alternierend im Werkzeug 12 im Schaumbauteil in der Art, dass diese Kerneinsätze 4 im geschlossenen Werkzeug 12 an ihren freien Enden seitlich aneinander anliegen und in diesem Bereich einen gemeinsamen runden Querschnitt bilden zur Realisierung des Kanals 7 in den Achsführungen 1 am späteren Partikelschaumbauteil 11. Die dabei entstehende seitliche Überlappung 13 der freien Enden der Kerneinsätze 4 entspricht dann dem Querschnitt des in den Achsführungen 1 ausgebildeten Kanals 7.
Die senkrecht zur Werkzeugtrennebene stehenden Kerneinsätze 4 weisen hierfür gewölbte Stirnflächen auf, die den halben Querschnitt des Kanals 7 und der Steckachse 3 ausmachen. Die Außenkontur 5 der Achsführungen 1 ist in der Regel ebenfalls ein Radius, kann aber auch abgeflachte Flächen enthalten, die eine Rast-Klappfunktion ergeben. In 7 ist im Werkzeug 12 die gewölbte Innenkontur 14 zur Erzeugung der halben Außenkontur 5 in den Achsführungen 1 erkennbar.
Die Größe des Radius der Außenkontur 5 richtete sich nach dem Radius der Steckachse 3, wobei dieser Radius der Außenkontur 5 dabei um mindestens 5 mm größer als der Radius der Steckachse 3 sein muss, um eine ausreichende Materialstärke des Partikelschaums bei der Ausbildung der Achsführungen 1 zu erhalten und Materialschwächen in diesem beanspruchten Bereich zu vermeiden.
Die Herstellung der weiteren Achsführungen 2 beispielsweise an einem Behälter aus Partikelschaum erfolgt effizient in einem Schäumprozess mit Partikelschäumen wie nachfolgend beschrieben.
Wie auch bei den Achsführungen 1 ist die Achsführung 2 konstruktiv dreiteilig gebildet aus den parallelen Wandungen 16, die durch eine den Kanal 7 überspannende Materialbrücke 15 verbunden werden (4). Hierfür sind in der Herstellung zum einen Kerneinsätze 4 im Werkzeug 12 senkrecht zur Werkzeugtrennebene erforderlich. Zudem sind mittlere schiebbare Kerneinsätze 4 erforderlich, die über eine bewegliche Basisplatte 6 im Werkzeug 12 verschiebbar sind. Die Ausrichtung der Kerneinsätze 4 auf der beweglichen Basisplatt 6 ist dabei so gewählt, dass im ausgefahrenen Zustand die Kerneinsätze 4 an den Stirnflächen überlappen.
Der Querschnitt der Überlappung entspricht dabei wieder dem Querschnitt des Kanals 7. Die Achsführungen 1 und 2 sollten sinnvollerweise den gleichen Querschnitt im Kanal 7 erzeugen.
Das Herstellungsverfahren im Schäumwerkzeug 12 zwingt dazu, die bewegliche Basisplatte 6 im Werkzeug 12 gezielt anzusteuern und definiert zu bewegen. Die Bewegungsrichtung ist dabei parallel zur Werkzeugtrennebene. Die Position der Basisplatte 6 muss zur Vermeidung von Schäden am Schaumformteil in Bezug auf den Schäumprozess wie folgt sein.
Bei geschlossenem Werkzeug 12 befindet sich die Basisplatte 6 in einer vorderen Endlage, eingefahren ins Werkzeug 12. Die Kerneinsätze 4 bilden den oben beschriebenen Kanal 7 aus. Unmittelbar vor Öffnen oder beim Öffnen des Werkzeugs 12, aber vor Beginn des Ausstoßens des Formteils wird die Basisplatte 6 in eine hintere Endlage gebracht. Diese hintere Endlage ergibt sich aus der Eintauchtiefe der Kerneinsätze 4 in das Formteil bezogen auf die die Kerneinsätze 4 umgebenden Werkzeugoberflächen.
Der Antrieb der Basisplatte 6 kann sowohl über Kernzugfunktionen des genutzten Schäumautomaten als auch über eine Mechanik während des Öffnungshubs erfolgen. Bei dieser mechanischen Lösung erfolgt der Antrieb über eine Kontaktfläche zwischen den beiden Werkzeughälften und einer Umlenkmechanik. Hierbei wird der relative Fahrweg der Werkzeughälften in den Quertrieb der Basisplatte 6 umgelenkt. Die Rückstellung der Basisplatte 6 wird durch ein eingebautes Federpaket gewährleistet.
Die Außenkontur 5 der Achsführungen 2 ist wie bei den Achsführungen 1 beschrieben ebenfalls in der Regel ein Radius, kann aber auch abgeflachte Flächen enthalten die eine Rast- Klappfunktion ergeben. Die Größe des Radius der Außenkontur 5 richtete sich wie ausgeführt nach dem maximalen Radius der Steckachse 3. Der Radius der Außenkontur 5 ist dabei um mindestens 5 mm größer als der Radius der Steckachse 3, um die zuvor erläuterte Stabilität zu garantieren.
In Bezug auf die klappbare Verbindung sollten sich Achsführungen 1 und 2 über die Länge der Achse alternierend abwechseln (1). Theoretisch sind minimal erforderlich eine Achsführungen 2 und eine Achsführungen 1, wobei eine kippstabile Verbindung erst ab zwei Achsführungen 2 und einer Achsführung 1 oder einer Achsführung 2 und zwei Achsführungen 1 gewährleistet ist.
Um die Verliersicherheit der Verbindung zu erreichen ist es erforderlich, die jeweilig äußeren Kerneinsätze 4 mit einer veränderten Geometrie zu versehen. Hierbei ist es sinnvoll, einen randständigen Kerneinsatz 4 zur Außenkante des Schaumteil hin kürzer auszuführen, was in der Achsführung 1 zu einem geschlossene Ende des Kanals 7 führt. Hier kommt die später eingeschobene Steckachse 3 zum Anliegen (6).
Bei Einsatz eines Kerneinsatzendstücks 8 bleibt die Außenkontur 5 der Achsführungen 1 bzw. Achsführungen 2 unverändert. Die Kerneinsatzendstücke 8 sind sowohl in der Achsführungen 2 als auch in der Achsführungen 1 einsetzbar.
Eine weitere Möglichkeit die Verliersicherheit zu gewährleisten ist es, ein Kerneinsatzklemmstück 9 durch entsprechende Ausbildung eines Kerneinsatzes 4 mit Vertiefungen zu erzeugen (6). Dieses erzeugt im Kanal 7 eine Einschnürung 10, wobei der verbliebene Querschnitt des Kanals 7 durch diese Einschnürung 10 um 5%–50% kleiner ist als der Querschnitt der Steckachse 3. Durch diese Einschnürung 10 wird innerhalb des Kanal 7 ebenfalls randständig eine Rastfunktion ausgebildet, da die Einsteckachse 3 durch diese Einschnürung 10 hindurchgeführt in den Kanal 7 eingeschoben wird bis beispielsweise zum wie zuvor beschrieben geschlossenen Ende des Kanals 7. Durch die Rückstelleigenschaften des Partikelschaums des Klemmstücks 9 bildet sich so hinter der Einsteckachse 3 die Einschnürung 10 wieder aus und sichert die Einsteckachse 3 im Kanal 7 verliersicher.
Die Kerneinsatzklemmstücke 9 können als äußeres Element des Klappsystems eingesetzt werden in Kombination mit einem auf der gegenüberliegenden Seite des Klappsystems angeordneten Kerneinsatzendstück 8 oder einem weiteren randständigen Kerneinsatzklemmstücke 9, so dass die Steckachse zwischen diesen sicher gehalten wird.
Um die Rastfunktion der Einschnürung 10 nutzen zu können ist es erforderlich, die Länge der Steckachse an den Abstand zwischen der inneren, geschlossenen Wand des Kanals 7 und der Einschnürung 10 anzupassen. Vergleichbares gilt bei der Verwendung von Kerneinsatzklemmstücken 9 auf beiden Seiten des Kanals 7 des Klappsystems. Die Länge der Steckachse 3 muss dabei so gewählt werden, dass die Enden der Steckachse 3 sich innerhalb des Kanals 7 zwischen dem Endstück 8 und der Einschnürung 10, bzw. innerhalb des Kanals 7 zwischen den Einschnürungen 10 an beiden Enden des Kanals 7 befinden.
Die Montage der verliersicheren Klappverbindung erfolgt dann in der Art, dass die Achsführungen 1 zusammen mit den Achsführungen 2 im Bereich des Kanals 7 an den Querschnitten so ausgerichtet werden, dass die Kanalabschnitte 7 in den Achsführungen 1 und 2 fluchtend verlaufen (1) und so die beiden zu verbindenden Partikelschaumbauteile 11 durch Einschieben der Steckachse 3 in den Kanal 7 miteinander verbunden werden können. Die Steckachse 3 wird dabei mindestens so weit eingeschoben, dass sich die Enden der Steckachse 3 zwischen den Einschnürungen 10 bzw. zwischen einem Endstück 8 und einer Einschnürung 10 befinden. Durch die so bewirkte Einrastung ist ein Verlieren der Steckachse 3 und daraus resultierend die Trennung der Komponenten des Klappsystems ausgeschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 002006105962 A1 [0003]

Claims

Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen, gekennzeichnet durch – integral an die zu verbindenden Partikelschaumbauteile angeschäumte Achsführungen (1, 2), – wobei diese Achsführungen (1, 2) ineinandergreifend einen gemeinsamen Kanal (7) zur Aufnahme einer die Partikelschaumbauteile gelenkig verbindenden Steckachse (3) bilden.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dass für die Steckachse (3) ein Werkstoff mit höherem Biege-E-Modul als beim Partikelschaum verwendet wird.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des Kanals (7) geschlossen ausgebildet ist und die offene Seite des Kanals (7) eine Einschnürung (10) aufweist, wodurch der Querschnitt des Kanals (7) in diesem Bereich reduziert ist und ein Austreten der in diesen eingeschobenenen Steckachse (3) verhindert.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden offenen Enden des Kanals (7) Einschnürung (10) angeordnet sind, zwischen denen die Steckachse (3) verliersicher im Kanal (7) gehalten wird.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten eine Achsführung (1, 2) aus Partikelschaum ohne bewegliche ins Werkzeug eingreifende Kerneinsätze (4) herstellbar ist.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (5) der Achsführungen (1, 2) zumindest partiell abgeflachte Flächen als Raststellung beinhalten kann.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kanals (7) und die Steckachse (3) abgeflachte Bereiche beinhalten können, die Raststellungen des Klappsystems bewirken.
Klappsystem zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Achsführungen (1) und der Achsführungen (2) innenliegend ausgeführt ist.
Werkzeug zur Herstellung des Klappsystems zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Werkzeug senkrecht zur Werkzeugtrennebene Kerneinsätze (4) angeordnet sind, die beim Schäumen der Achsführungen (1, 2) Kanalabschnitte des Kanals (7) in den Achsführungen (1, 2) aussparen.
Werkzeug zur Herstellung des Klappsystems zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Werkzeug angeordneten Kerneinsätze (4) alternierend zueinander an den gegenüberliegenden Werkzeugwandungen angeordnet sind.
Werkzeug zur Herstellung des Klappsystems zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den Schäumprozess bewegliche Kerneinsätze (4) in das Werkzeug eingeschoben werden zur Ausbildung der Kanalabschnitte in den Achsführungen (2).
Werkzeug zur Herstellung des Klappsystems zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zum Anschäumen der Achsführungen (1, 2) als Ergänzungsbauteil an das eigentliche Werkzeug zum Schäumen eines Partikelschaumbauteils angesetzt ist.
Werkzeug zur Herstellung des Klappsystems zur Verbindung von Partikelschaumbauteilen nach einem Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem randständigen Kerneinsatz (4) seitlich zumindest einseitig eine Vertiefung angeordnet ist, die zur Ausbildung zumindest eines in den Kanal (7) der Achsführung (1) ragenden Kerneinsatzklemmstücks (9) und somit einer Einschnürung (10) des Kanals (7) in diesem Bereich führt.